اصلاح و بهبود ایزوترم های تعادلی فرایند جذب سطحی تک جزئی و چند جزئی

بدون تردید یکی از کلیدی ترین فرایندهای موجود در صنایع شیمیایی به ویژه در صنعت گاز، فرایند جذب سطحی می باشد. به کارگیری این فرایند در هر زمینه ای از جمله جداسازی، خالص سازی، بازیابی و حتی ذخیره سازی، مستلزم استفاده از روابط و معادلاتی است که فرایند جذب هم زمان چند جزء را شامل می شود. از آنجایی که تعیین تجربی داده های تعادلی جذب مخلوط های چند جزئی، کاری زمان بر و پرهزینه می باشد، بهره گیری از مدل های پیش بینی کننده که تنها از اطلاعات جذب تک جزئی استفاده می کنند، سودمند می باشد. در این پایان نامه، مدلdual process langmuir (dpl) به عنوان یکی از مدل های قدرتمند در زمینه فرایند جذب سطحی چند جزئی با اضافه شدن ترم برهم کنش بین مولکولی اصلاح و در قالب مدلی جدید ارائه گردیده است. به این منظور در ابتدا ایزوترم جذب تک جزئی modified dual process langmuir (mdpl) معرفی و سپس روابط مدل جذب چند جزئی mdpl در دو حالت perfect positive (pp) و perfect negative (pn) به دست آمده است. نتایج حاصل از به کار گیری ایزوترم های dpl و mdpl در فرایند جذب تک جزئی، نشانگر برتری مدل mdpl در برازش داده های آزمایشگاهی به ویژه در محدوده فشارهای بالا (محدوده اشباع شده غلظت اجزاء بر روی سطح جاذب) می باشد. به منظور بررسی نتایج حاصل از دو مدل جذب چند جزئی dpl و mdpl، 23 سیستم مختلف جذب دو جزئی، سه جزئی و چهار جزئی در نظر گرفته شده است. سیستم های موجود در چهار زمینه که عامل برهم کنش بین مولکولی اهمیت زیادی پیدا می کند، مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. این چهار زمینه عبارتند از: تفاوت در درجه قطبیت اجزای جذب شونده، تفاوت در اندازه ذرات جذب شونده، کاربرد فرایند جذب سطحی در فشارهای بالا و افزایش تعداد مواد جذب شونده در سیستم جذب. بررسی های انجام گرفته بر روی مخلوط های مختلف در هر چهار حوزه نشان داد که داده های تجربی جذب چند جزئی با دقت بیشتری توسط مدل mdpl پیش بینی می گردد. در ضمن نتایج حاصل از به کارگیری مدل mdpl برای مخلوط متان-اتان بر روی جاذب های مختلف نشان داد که قدرت مدل مذکور در برازش داده های تجربی فرایند جذب بر روی جاذب های همگن همانند سیلیکالیت، بیشتر از جاذب های ناهمگن همانند کربن فعال bpl می باشد. همچنین با اضافه شدن عامل برهم کنش بین مولکولی به الگوریتم محاسباتی دو مدل heterogeneous extended langmuir (hel) و heterogeneous ideal adsorption solution theory (hiast)، دو مدل جدید جذب چند جزئی تحت عناوین mhel و mhiast ارائه گردیده است به طوری که با بهره گیری از این مدل های جدید، طیف وسیع تری از سیستم های جذب تحت پوشش قرار خواهد گرفت. البته به منظور استفاده از دو مدل mhel و mhiast، بهره گیری از اطلاعات تعادلی ایزوترم جدید یونیلن اصلاح شده در فرایند جذب تک جزئی، مورد نیاز می باشد. به نظر می رسد از میان سه مدل ارائه شده (mdpl، mhel و mhiast)، مدل mdpl با توجه به سرعت بالای انجام محاسبات و الگوریتم محاسباتی آسان، به عنوان یک مدل قدرتمند در محاسبات تعادلی جذب سطحی چند جزئی مطرح می گردد.