اندازه گيري ميزان جذب رطوبت هوا با استفاده از نانوكامپوزيت زئوليت 13X اصلاح شده

كارشناسي ارشد

استخراج آب از رطوبت هوا روشي با كارايي زياد براي تهيه آب آشاميدني به ويژه در نواحي خشك و دورافتاده به شمار مي رود. اخيرا روش جذب سطحي به علت كارايي زياد، صرفه جويي در مصرف انرژي و نداشتن اثرات مخرب روي محيط زيست مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام اين پژوهش اصلاح ساختار زئوليت 13X و بررسي عملكرد آن با هدف جذب رطوبت هوا مي باشد. بدين منظور ابتدا زئوليت 13X با اندازه حفره هاي ميكرو، مزو و نانو سنتز شده است و سپس براي افزايش ظرفيت جذب، فرآيند تبادل يون و تهيه كامپوزيت با استفاده از درصدهاي وزني مختلف از نمك هاي نم گير كلسيم كلريد و منيزيم كلريد انجام شده است. در قسمت دوم ابتدا كربن فعال به منظور افزايش تعداد گروه هاي عاملي حاوي اكسيژن مانند گروه هاي هيدروكسيلي و در نتيجه ارتقاء عملكرد آن در جذب مولكول هاي بخار آب با استفاده از نيتريك اسيد و سديم هيدروكسيد اصلاح شده و در ادامه كامپوزيت حاصل از اين تركيب و زئوليت هاي 13X ميكرو و نانو تهيه شده است. در قسمت سوم ابتدا مزومتخلخل سيليكاتي MCM-41 سنتز شده و با استفاده از آن كامپوزيت زئوليت 13X نانو و MCM-41 به روش ريزموج تهيه شده و در نهايت فرآيند تبادل يون نانوكامپوزيت توسط درصدهاي وزني مختلف از نمك نم گير كلسيم كلريد انجام شده است. روش هاي شناسايي مختلف مانند طيف سنجي پراش اشعه ايكس (XRD)، مادون قرمز (FT-IR)، پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز جذب و واجذب نيتروژن (BET) نيز به منظور تاييد ساختار جاذب هاي سنتز شده مورد استفاده قرار گرفته است. براي توليد رطوبت هاي نسبي مختلف از محلول اشباع آب-نمك استفاده شده است و ست آپ اندازه گيري با استفاده از دو حسگر دما و رطوبت و بر پايه سامانه Arduino طراحي شده است. فرآيند جذب در رطوبت هاي نسبي مختلف انجام شده و فرآيند واجذب رطوبت با استفاده از سه روش امواج مايكروويو، كوره معمولي و نيتروژن خشك مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج به دست آمده در رطوبت نسبي 30 درصد، دماي اتاق و فشار اتمسفري، ظرفيت جذب كامپوزيت حاصل از زئوليت 13X ميكرو، مزو، نانو و كلسيم كلريد 50 درصد وزني برابر 46ر0، 00ر1 و 06ر1 گرم آب و براي نمك منيزيم كلريد 50 درصد وزني برابر 43ر0، 99ر0 و 92ر0 گرم آب بر حسب هر گرم جاذب مي باشد. اين مقادير براي كربن فعال اصلاح شده به وسيله نيتريك اسيد و سديم هيدروكسيد در همين شرايط برابر 72ر0 و 65ر0 گرم آب بر حسب هر گرم جاذب مي باشد و تهيه كامپوزيت با استفاده از زئوليت 13X ميكرو، نانو و كربن فعال ظرفيت جذب معادل 30ر0 و 32ر0 گرم آب بر حسب هر گرم جاذب را فراهم مي كند. مقادير ظرفيت جذب براي مزومتخلخل سيليكاتي MCM-41، نانوكامپوزيت 13X-MCM-41 و نانوكامپوزيت 13X-MCM-41 و كلسيم كلريد 50 درصد وزني نيز در همين شرايط به ترتيب برابر 23ر0، 24ر0 و 46ر0 گرم آب بر حسب هر گرم جاذب مي باشد. در نهايت با توجه به نتايج به دست آمده مي توان از جاذب هاي كامپوزيتي تهيه شده در اين پژوهش و به طور ويژه كامپوزيت هاي زئوليت 13X مزو، نانو و كلسيم كلريد 50 درصد وزني به منظور تهيه آب از رطوبت هوا در مقياس صنعتي استفاده كرد و فرآيند واجذب را با استفاده از مايكروويو و يا كوره معمولي در دماي كمتر از 110 درجه سانتي گراد انجام داد كه از نظر هزينه و انرژي مقرون به صرفه به شمار مي رود.

193989

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي تجزيه

دكتر منصور انبياء