پیش بینی تعادل جذب سطحی گاز در سیستم های جذب چند جزئی از اهمیت بسیار بالایی در صنایع مختلف برخوردار است. در این تحقیق هدف ارائه معادله حالت دو بعدی مناسبی جهت پیش بینی جذب سطحی گاز طبیعی بر روی زئو لیت های تجاری انواع a و x می باشد. برای این منظور داده های تعادلی جذب سطحی گاز از منابع مختلف جمع آوری شده اند. در این مطالعه از 21 دسته جذب تعادلی ماده خالص بر روی زئولیت ها شامل 407 نقطه و همچنین 12 دسته جذب تعادلی دو جزئی برروی زئولیت ها شامل 127 نقطه جهت مقایسه نتایج حاصل از عملکرد معادله های حالت دو بعدی مختلف استفاده شده است. داده های تعادلی جذب دو جزئی هر دسته ازگازها از همان منابع داده های تعادلی جذب خالص گازها استخراج شده اند و به همین خاطر می توان از پارامترهای حاصل از جذب خالص گازها در پیش بینی تعادل جذب سطحی مخلوط گازها استفاده نمود. در این تحقیق ابتدا با استفاده از شش معادله حالت دو بعدی واندروالس ، ایرینگ، ژو گاسم رابینسون ، ساو ردلیچ کوانگ ، پنگ رابینسون و همچنین معادله حالت دو بعدی جدید طلایی- رحیمی (r-t) که در این تحقیق ارائه شده است. پیش بینی جذب تعادلی خالص انجام گرفت و با توجه به نتایج پیش بینی جذب تعادلی خالص گاز ها مشخص شد که تمام معادلات حالت دو بعدی می توانند پیش بینی دقیقی از جذب سطحی خالص گاز ها با خطای بسیار اندکی ارائه نمایند. بر اساس نتایج حاصل مشخص گردید که معادله حالت دو بعدی جدید ارائه شده در این تحقیق ( r-t) پیش بینی مناسب تری از جذب مخلوط گازها نسبت به پنج معادله حالت دو بعدی دیگر ارائه می دهد . همچنین پیش بینی تعادل جذب سطحی دو جزئی گازها بر روی جاذب های مختلف با استفاده از پارامتر های برخورد دوتایی cij و dij انجام شد و نتایج نشان داد که پیش بینی جذب سطحی تعادلی مخلوط گازها با استفاده از این مقادیر بهبود مناسبی می یابد. و معادله حالت دو بعدی ژو گاسم رابینسون با استفاده از پارامترهای برخورد دو تایی نتایج بهتری ارائه می دهد با این وجود حتی با استفاده از پارامتر های برخورد دوجزئی معادله حالت دو بعدی ژو گاسم رابینسون نتوانست نتایج چندان بهتری از معادله حالت دو بعدی جدید ارائه دهد و نتایج بهم نزدیک بود.

هدف اصلی این رساله به مطالعه تجربی و نظری جذب دی اکسید کربن از یک گاز مرطوب بر روی یک جاذب مزوروزن بهبود یافته اختصاص یافته است. در این پژوهش جاذب mcm-41 سنتز و تغییراتی در ساختار آن ایجاد شد. سپس پایه نشانی گروه های آمینوسیلان روی آن انجام و عملکرد جاذب های خام، تغییر ساختار یافته و عامل دار شده برای جذب دی اکسید کربن از یک گاز در یک بستر ثابت مورد مطالعه قرار گرفت. سنتز جاذب به روش قالب گیری کریستال مایع انجام گردیده است. برای ایجاد تغییر در ساختار حین سنتز از امولسیون واکس و نانوذرات کربن استفاده گردید که منجر به پدیدار شدن حفره های ماکرو در کنار حفره های مزو شد. نتایج این بخش نشان داد با استفاده از نانوذرات کربن حفره های با اندازه 10 تا 100 نانومتر در کنار حفره های مزو (با متوسط قطر 5/2 نانو متر) ایجاد می گردند. در حالیکه استفاده از امولسیون واکس تاثیری بر ساختار متخلخل نداشت. شرایط عامل دار کردن با روش طراحی آزمایشات(تاگوچی) بهینه سازی شد و نشان داد دمای بهینه برای پایه نشانی 85 درجه سانتی گراد است و افزودن 3/0 گرم آب بر گرم جاذب پایه و 5/1 سانتی متر مکعب گروه عاملی بر گرم جاذب پایه سبب بهبود عامل دار شدن می گردد. نتایج حاصل از اندازه گیری داده های جذب دی اکسید کربن نشان داد که در اثر پایه نشانی ظرفیت و شدت جذب دی اکسید کربن در فشار یک بار به ترتیب6 برابر و 4000 برابر می گردند. همچنین حضور بخار آب همراه دی اکسید کربن منجر به افزایش ظرفیت جذب دی اکسیدکربن می گردد و شکل دهی جاذب و تولید قرص از آن منجر به کاهش 15 درصدی در ظرفیت جذب دی اکسید کربن گردید. با استفاده از روابط تجربی موجود در زمینه تعادل جذب سطحی داده های تعادلی بدست آمده به شکل روابط هم بسته ریاضی بیان گردید و سپس با بکارگیری داده های سینتیکی بدست آمده و با مدلسازی ریاضی سامانه، ثوابت سینتیکی جاذب توسعه داده شده بدست آمد. همچنین در این رساله رابطه ای عمومی بر مبنای مدل نیرومحرکه خطی برای محاسبه نرخ انتقال جرم ارائه گردید که در دامنه وسیعی از مشخصه های فرایندی نظیر ثوابت تعادلی، ثوابت سینتیکی و ثوابت فیزیکی بستر قادر به پیش بینی رفتار بستر جذب است. با بکارگیری این مدل حجم محاسبات کاهش یافته و سرعت رسیدن به پاسخ افزایش می یابد.