پیرولیز سریع و کند چوب اکالیپتوس برای تولید نفت زیستی و کربن فعال و کاربرد آن برای حذف دی‏اکسیدکربن از جریان گاز

این مطالعه، تحقیقی جامع در ارتباط با پیرولیز سریع و کند چوب اکالیپتوس برای تولید نفت زیستی و کربن فعال است. در فرآیند پیرولیز سریع چوب اکالیپتوس، آزمایشات به منظور دستیابی به بیشترین مقدار نفت زیستی طراحی شدند. آزمایشات پیرولیز سریع در راکتور بستر سیال پیوسته انجام شد. تاثیر پارامترهای دما (600- 450 درجه سانتیگراد)، شدت جریان گاز نیتروژن (3/14-4/10 لیتر بر ساعت)، نرخ تغذیه بیوماس به راکتور (110- 70 گرم بر ساعت) و اندازه ذرات بیوماس (5/1، 4/2، 4/3 میلی متر) بر کارایی محصولات پیرولیز (گاز، مایع و زغال) و ترکیبات شیمیایی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کارایی نفت زیستی با افزایش اندازه ذرات بیوماس و افزایش نرخ تغذیه بیوماس کاهش یافت. با افزایش شدت جریان گاز نیتروژن، کارایی نفت زیستی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. ترکیبات فنولی موجود در نفت زیستی با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا شناسایی شدند و عمده ترین ترکیبات شیمیایی در آن، سیرینگول بود. همچنین مقدار آب موجود در نفت زیستی با روش کارل فیشر حجمی تعیین شد. بعلاوه گاز پیرولیزی هم با کروماتوگرافی گازی شناسایی شد، که عمدتا شامل دی اکسیدکربن و مونواکسیدکربن بود. همچنین ارزش حرارتی و مقدار خاکستر زغال حاصل از فرآیند پیرولیز سریع هم به ترتیب با بمب کالریمتری و روش tga بررسی شدند. در بخش دوم، پیرولیز کند چوب اکالیپتوس به منظور تولید کربن فعال، و کاربرد آن برای جذب دی‏اکسیدکربن از جریان گاز‏ مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بالابردن ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن، کربن فعال با آمونیاک به روش تیمار حرارتی و با 3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان (aptms)، n1 (3-(تری متوکسی سیلیل)-پروپیل)دی اتیلن تری آمین (tmspdeta) به روش تیمار شیمیایی عامل دار شد. برای تولید کربن فعال با مساحت سطح بالا و درصد میکروپور بالا برای جذب بیشتر گاز دی‏اکسیدکربن، چوب اکالیپتوس با درصدهای مختلف از فعال سازهای شیمیایی از جملهh3po4 ، zncl2 و koh اشباع شد. ویژگی های تخلخل کربن های فعال سنتزشده با آنالیز asap بررسی شد. مساحت سطح و درصد میکروحفره های نمونه های کربن فعال بدست آمده در نرخ اشباع 75/0 تا 5/2 گرم بر گرم zncl2 به ترتیب از 1274 تا 2107 مترمربع بر گرم و 100-93 درصد بود. با افزایش نرخ اشباع h3po4 به چوب اکالیپتوس از 5/1 تا 5/2 گرم بر گرم سطح ویژه از 1875 تا 2117 مترمربع بر گرم و درصد میکروحفره ها 97-69 درصد تغییر یافت. کربن فعال بدست آمده با koh بیشترین مساحت سطح 2594 مترمربع بر گرم و درصد میکروحفره بالا 98 درصد داشت. بعلاوه آنالیز ftir و sem برای همه نمونه های کربن فعال انجام شد. آزمایشات جذب دی‏اکسیدکربن با نمونه های کربن فعال در فشار 16-0 بار و در دما 75-15 درجه سانتیگراد با استفاده از روش حجم سنجی بررسی شد. کربن فعال تهیه شده با koh ماکزیمم ظرفیت جذب 1/4 میلی مول بر گرم در فشار اتمسفر و دمای 30 درجه سانتیگراد برای دی‏اکسیدکربن داشت. نتایج آزمایشات عامل دار کردن کربن فعال با گروه آمین برای جذب دی‏اکسیدکربن نشان داد که روش اشباع شمیایی منجر به بسته شدن حفرات، کاهش مساحت سطح و کاهش ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن می شود در حالی که تیمار با آمونیاک باعث افزایش مساحت سطح و ظرفیت جذب دی‏اکسیدکربن می شود