حذف هيدروژن سولفيد و سولفات از گازها و محيط هاي آبي با استفاده از جاذب هاي نانوساختار متخلخل

دكترا

حذف مؤثر سولفات اضافي از آب براي محافظت از محيط زيست و بازيابي كيفيت آب ضروري است، همچنين حذف هيدروژن سولفيد (H2S) آزاد شده از فرآيندهاي منابع مختلف حائز اهميت است زيرا اين تركيب حتي در غلظت پايين نيز مي¬تواند باعث خوردگي و آسيب به محيط زيست شود. مواد متخلخل، طيف گسترده¬اي از معماري¬هاي شيميايي را با اندازه منافذ قابل تنظيم و مساحت سطح بالا ارائه مي¬دهند كه براي جذب H2S و مولكول هاي سولفات بسيار اميدوار كننده هستند. در رساله حاضر، در ابتدا نانوذرات زئوليت از نوع T (LTA) با استفاده از روش هيدروترمال سنتز و برخي از پارامترهاي سنتز مانند زمان تبلور و دما با هدف به دست آوردن زئوليت¬هايي با اندازه نانو بهينه شد. چارچوب ايميدازول زئوليتي سلسله مراتبي H/ZIF-8)) و دو فلزي H/ZIF-8@La و H/ZIF-8@Cu، با اضافه كردن نمك La(NO₃)₃.6H₂O و Cu(NO3)2.3H2O به ترتيب به عنوان منبع La وCu ، با جايگزيني 50-50٪ مولارLa يا Cu با منبع Zn با يك روش ساده و سبز و با استفاده از آب به عنوان حلال تهيه شدند. پارامترهاي فرآيند نظير دما و زمان تبلور، همچنين پارامترهاي تركيب مواد مانند مقدار 2-متيل ايميدازول و 2- متيل آمينو اتانول، مورد مطالعه قرار گرفتند. روش تاگوچي جهت بهينه سازي روش سنتز زئوليت LTA و ZIF-8 انتخاب شد. نمونه¬ها با تكنيك¬هاي XRD، EDS،FE-SEM ،TGA/DTA ،FTIR ، همدماي N2 مورد شناسايي و تأييد قرار گرفت. سپس عملكرد آنها براي حذف H2S از گازها و جذب سولفات از محيط¬هاي آبي ارزيابي شد. تحت شرايط آزمايش مورد نظر، ظرفيت جذب جاذب¬ها در نقطه شكست (ppm 5) براي H2S به ترتيب كاهش: H/ZIF-8@La > H/ZIF-8 > H/ZIF-8@Cu> Nano Zeolite 4A > زئوليت تجاري، و مقدار 90، 74 ، 56 ، 25 و 8 ميلي گرم در گرم در زمان¬هاي 430، 355، 270، 120 و40 دقيقه به دست آمد. بهينه سازي حذف سولفات از محيط¬هاي آبي با جاذب¬هايH/ZIF-8 ، H/ZIF-8@La و H/ZIF-8@Cu انجام شد. جهت تعيين برهمكنش پارامترهاي مؤثر بر فرآيند جذب و بهينه سازي آنها از طراحي آزمايش‌ها به روش سطح پاسخ RSM)) و مدل مرتبه دوم و طرح مركب مركزي (CCD) استفاده شد. توافق قابل توجه بين مدل¬ها و داده هاي تجربي، با تجزيه و تحليل واريانس (ANOVA) تأييد گرديد. در مقايسه با نمونه هاي H/ZIF-8 آماده شده، H/ZIF-8@La ظرفيت جذب بالاتري نشان داد. بازده حذف بيشتر H/ZIF- 8@La را مي¬توان به خصوصيات بافتي بهتر آن از دو نمونه ديگر H/ZIF-8 و H/ZIF-8@Cu نسبت داد. توانايي بالقوه سه نمونه H/ZIF-8 سنتز شده نسبت به سولفات با افزايش دما از 298 به 318 كلوين بهبود يافته است. پارامترهاي ترموديناميكي محاسبه شده مانندH ∆، ∆S و ΔG نشان داد كه روند در حال انجام از نظر ماهيت گرمازا، عملي و خودجوش است.

196428

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي تحزيه

دكتر منور انبياء