گاز طبیعی همواره به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین کننده انرژی مورد نیاز بشر مورد توجه بوده است به گونه ای که هم اکنون حدود 27 درصد انرژی مصرفی در کل دنیا از این منبع انرژی تامین می گردد. اولین گام در استفاده درست و مناسب از این منبع عظیم انرژی در کشور، ذخیره سازی آن جهت بکارگیری در بخش های مختلف صنعتی و خانگی و یا حتی بمنظور تسهیل صادرات آن می باشد. در راستای اهمیت موضوع، در این پروژه جهت شناسایی و انتخاب یک جاذب مناسب جهت ذخیره سازی گاز متان که همانا عمده ترین ماده تشکیل دهنده گاز طبیعی بشمار می آید، اقدام گردید. بدین منظور دو جاذب متداول و پر مصرف در صنایع یعنی کربن فعال و زئولیت و یک نمونه صنعتی از خانواده بزرگ جاذب های تقریبا نوظهور mof به نام z 1200 با یکدیگر مورد مقایسه قرار داده شدند. هر چند که رکورد جذب متان در اختیار یکی از جاذب های خانواده mof به نام pcn14 است. اما به علت عدم تولید صنعتی این جاذب، استفاده از آن در مقادیر زیاد مقرون به صرفه نمی باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که کربن فعال در مقایسه با دو نوع جاذب دیگر عملکرد بسیار مطلوب تری دارد. این برتری چه در زمینه جذب متان و چه در زمینه هزینه های تولید و تهیه بسیار ملموس و مشهود می باشد. از این رو انتظار نمی رود تا چند سال آینده بتوان جایگزین مناسبی برای کربن فعال در این زمینه پیدا نمودکه هم از لحاظ جذب متان عملکرد مطلوبی داشته باشد و هم از لحاظ هزینه های تمام شده قابل رقابت با آن باشد. در انتها نیز مدلی ساده برای پیش بینی عملکرد دو مخزن ذخیره سازی گاز با جاذب های کربن فعال ارائه گردید که مدل ارائه شده از دقت قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع برخوردار است.

در این کار، پوست سبز پسته به عنوان یک جاذب ارزان قیمت برای حذف فلز کادمیوم استفاده شد. حذف فلز کادمیوم با عمل آوری های متفاوت و بدون عمل آوری به روش نا پیوسته انجام شد. بازده حذف بعد از یک دقیقه با مقدار 6/0 گرم جاذب برای جاذب عمل آوری نشده، عمل آوری شده با اسید نیتریک ، عمل آوری شده با آمونیاک/پراکسید هیدروژن و عمل آوری شده با استون/پرکسید هیدروژن به ترتیب %68، %55، %88 و%95 می باشد. فاکتورهایی که در این کار مورد بررسی قرار گرفتند عبارتنداز: اثر عمل آوری، غلظت اولیه یون کادمیوم، ph، دما و زمان تماس .مقدار بهینه جاذب با استفاده از روش بررسی تک متغیره در یک زمان به ترتیب مقدار 2/0، 6/0 و1گرم برای غلظت های محلول 20، 80 و150میلی گرم برلیتر می باشد. مقدار بهینهph برابر 4 و زمان تماس برابر 1 دقیقه در غلظت 20 میلی گرم برلیتر بدست آمد. با افزایش دما تا مقدار oc45 درصد حذف کادمیوم بالا رفته وپس از آن کاهش می یابد. ایزوترم های تعادلی لانگمویر فروندلیچ وتمکین مورد بررسی قرار گرفتند و تمامی این مدل ها نتایج بدست آمده را به خوبی برازش می کنند. مدل سینتیکی شبه درجه دوم به طور مناسب داده های سینتیکی جذب را پیش بینی می کند. مقادیر ?g° و?h° حاصل شده منفی می باشند. که به ترتیب نشاندهنده انجام فرایند یه صورت خودبه خودی وگرمازا بودن جذب هستند. جهت بررسی اثر برهمکنش ها در این آزمایشات ، بهینه سازی با نرم افزار طراحی آزمایش در دستور کار قرار گرفت. مدل ارائه شده توسط نرم افزار یک مدل درجه ی دوم نسبت به جملات مقدار جاذب و ph است. جهت نشاندن گروه عاملی کربوکسیل بر روی نانوذرهsio2 از روش غیر مستقیم استفاده شد. این گروه عاملی با استفاده از روش اولتراسونیک برروی نانولوله ی کربنی نشانده شد. حذف یون کادمیوم بوسیله مخلوط جاذب پوست سبز پسته و نانو ذره sio2و نیز نانو لوله کربنی انجام گرفت. درغلظت 20 میلی گرم برلیترو زمان 30 ثانیه میزان حذف فلز کادمیوم با استفاده از پوست سبز پسته %5/49، مخلوط نانوذره sio2 و پوست سبز پسته %5/75، مخلوط نانوذره sio2 آمین دار شده وپوست سبز پسته %3/86 و مخلوط نانوذره sio2 کربوکسیل دار شده وپوست سبز پسته %3/95 می باشد. در همین شرایط نتایج حاصل از استفاده ی مخلوط نانولوله کربنی و پوست سبز پسته %2/55 و مخلوط نانولوله کربنی کربوکسیل دار شده وپوست سبز پسته %3/94 بدست آمد.

جاذب های کربنی از جمله مواد پر کاربرد در سیستم های جداسازی مایع و گاز هستند. دسترسی آسان، قیمت مناسب و خواص ساختاری منحصر به فرد آن ها سبب شده که از موقعیت اقتصادی و کاربردی ویژه ای برخوردار باشند. مطالعات تئوری و آزمایشگاهی بسیار زیادی در زمینه ی خواص جاذب های کربنی انجام شده است. ولی همچنان انگیزه برای دریافت اطلاعات ساختاری، فیزیکی و شیمیایی این جاذب ها با جزئیات بیشتر وجود دارد. شبیه سازی مولکولی معبری مناسب برای دستیابی به این اطلاعات در مقیاس های مولکولی است. در این پژوهش با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی، فرایند نشست کربن روی بستر کربن فعال به منظور تولید غربال مولکولی کربنی همراه با تأثیر دمای نشست ( k773، k 973 و k 1273) روی ساختار حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه میزان جذب دو گاز اکسیژن و نیتروژن بر روی ساختار اولیه و ساختار حاصل پس از نشست کربن شبیه سازی شده و توانایی جاذب غربال مولکولی کربنی ساخته شده بر اثر نشست کربن در جداسازی دو گاز اکسیژن و نیتروژن که دارای قطرهای مولکولی بسیار نزدیک به هم هستند (قطر مولکولی نیتروژن برابر ? 64/3 و قطر مولکولی اکسیژن برابر ? 46/3 است.) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی نشان می دهد سینتیک نشست کربن بر روی جاذب غربال مولکولی کربنی اولیه از مدل سینتیکی شبه درجه دو پیروی می کند و میزان نشست کربن بر روی بستر اولیه، در دمای بالاتر بیشتر از میزان نشست کربن در دمای پایین تر است و به عبارتی فرایند نشست کربن، گرماگیر می باشد. علاوه براین، مقادیر بدست آمده برای تغییرات انرژی آزاد گیبس و تغییرات آنتروپی نشان می دهند فرایند در دمای عملیاتی به صورت خودبه خودی صورت می-گیرد. از سوی دیگر نتایج بدست آمده از جذب گازهای اکسیژن و نیتروژن بر روی بستر کربنی حاکی از این واقعیت است که در اثر نشست کربن روی بستر کربن فعال، انتخاب گری سینتیکی اکسیژن بیشتر از نیتروژن در جاذب حاصل بوده که بیان گر خاصیت غربال گری ساختار حاصل می باشد. این در حالیست که میزان جذب اکسیژن و نیتروژن در ساختار اولیه با گذشت زمان با یکدیگر برابر است و هیچگونه جداسازی ای صورت نمی گیرد. میزان جذب محاسبه شده برای هر دو گاز اکسیژن و نیتروژن، بر روی ساختار اولیه و ساختار حاصل پس از نشست کربن از ایزوترم لانگمویر پیروی می کند. علاوه براین ضریب نفوذ اکسیژن با قطر سینتیکی کوچک تر بیشتر از ضریب نفوذ نیتروژن با قطر بزرگ تر بدست آمد. نتایج حاصل با مشاهدات تجربی هم خوانی قابل قبولی دارند.