Get a site

پایان نامه :ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن

پایان نامه رشته :شیمی

گرایش : شیمی کاربردی

عنوان : ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم دارویی

دانشکده شیمی دارویی،گروه شیمی

 

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))

      گرایش : شیمی کاربردی

 

عنوان :

ساخت و مشخصه‌یابی فوتوکاتالیست‌های پایه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن

 

استاد راهنما :

جناب آقای دکتر رضا فضایلی

استاد مشاور :

سرکار خانم دکتر انسیه قاسمی

 

سال تحصیلی ۹۳-۱۳۹۲

 

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                 صفحه
خلاصه فارسی۱
   فصل اول: کلیات
۱-۱. نانو ۴
۱-۱-۱. علم نانو.۴
۱-۱-۲. فناوری نانو.۴
۱-۲. مواد نانو ساختار.۵
۱-۳. کاتالیزور.۵
۱-۳-۱. نقش کاتالیست‌های نانو ساختار در حذف آلاینده‌های زیست محیطی.۶
۱-۴. فرآیند سل-ژل در سنتز نانو فوتوکاتالیست‌ها.۶
۱-۵. تجزیه فوتوکاتالیستی۷
۱-۶. نیمه هادی‌ها.۷
۱-۷. فوتوکاتالیست.۹
۱-۸. تیتانیوم دی اکسید.۱۰
۱-۹. فوتوکاتالیزور TiO2 در مقیاس نانو۱۰
۱-۱۰. مکانیسم تخریب فوتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید.۱۱
۱-۱۱. بهبود کارایی و واکنش پذیری تیتانیوم دی اکسید.۱۴
۱-۱۲. فوتوکاتالیز.۱۷
۱-۱۳. انواع کاتالیزورهای نیمه رسانا (فوتوکاتالیزور).۱۷
۱-۱۴. روش‌های مشخصه‌یابی نانوذرات۱۸
۱-۱۴-۱. آنالیز میکروسکوپ الکترونی.۱۸
۱-۱۴-۲. آنالیز ساختاری۲۰
۱-۱۴-۳. آنالیز مورفولوژی۲۱
۱-۱۵. تاریخچه پیدایش زئولیت‌ها۲۲
۱-۱۶. ساختمان زئولیت‌ها۲۲
۱-۱۷. تخلخل زئولیت‌ها۲۴
۱-۱۸. ویژگی و موارد استفاده از زئولیت‌ها.۲۴
۱-۱۹. خواص زئولیت‌ها.۲۵
۱-۲۰. انواع زئولیت‌ها.۲۵
۱-۲۰-۱. زئولیت‌های طبیعی.۲۵
۱-۲۰-۲. زئولیت‌های سنتزی.۲۶
۱-۲۱. پارامترهای مؤثر بر سنتز زئولیت۲۶
۱-۲۲. سنتز نانو بلورهای زئولیت.۲۸
۱-۲۲-۱. سنتز نانو بلورهای زئولیت با بهره گرفتن از ژل و محلول شفاف۲۸
۱-۲۲-۲. سنتز نانو بلورهای زئولیت در فضای بسته.۲۹
۱-۲۳. راکتورهای شیمایی۲۹
۱-۲۴. راکتورهای ناپیوسته (Batch)30
۱-۲۵. فوتوراکتور.۳۱
۱-۲۵-۱. انواع راکتورهای فوتوکاتالیستی۳۱
۱-۲۵-۲. راکتورهایTiO2 Slurry .32
۱-۲۵-۳. راکتورهای فوتوکاتالیستی Immobilized با TiO2 تثبیت شده.۳۳
۱-۲۶. مختصری در مورد گوگرد، خواص آن۳۳
۱-۲۷. مضرات گوگرد و دلایل حذف آن.۳۴
۱-۲۸. گوگرد در سوخت های گازوئیلی.۳۵
۱-۲۹. گوگرد در سوخت بنزین.۳۵
۱-۳۰. اهمیت گوگردزدایی.۳۶
۱-۳۱. بررسی نقش واکنش‌های حرارتی و کاتالیستی در فرآیند گوگردزدایی۳۸
۱-۳۲. دلایل مطرح شدن روش‌های فوتوکاتالیستی اکسیداسیونی گوگردزدایی۳۹
۱-۳۳. هدف از اجرای این تحقیق.۴۰
    فصل دوم: مروری بر متون گذشته
۲-۱. مقدمه.۴۲
۲-۲. اثر میزان گوگرد موجود در سوخت‌های مصرفی بر تشکیل ترکیبات آلاینده۴۳
۲-۳. قوانین جهانی برای میزان گوگرد مجاز سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها.۴۵
۲-۴. استانداردها و میزان گوگرد سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌های ایران.۴۶
۲-۵. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها۴۶
۲-۶. روش‌های مختلف گوگردزدایی.۴۷
۲-۷. گوگردزدایی با بهره گرفتن از هیدرژن (HDS).48
۲-۷-۱. واکنش‌پذیری ترکیبات گوگردی در HDS49
۲-۸. گوگردزدایی بدون استفاده از هیدرژن۵۰
۲-۹. گوگردزدایی فوتوکاتالیستی۵۰
    فصل سوم: مواد و روش‌ها
۳-۱. دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده در آزمایشگاه.۵۹
۳-۲. مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمایشگاه۶۰
۳-۳. روش انجام آزمایشات.۶۲
۳-۳-۱. نانو فوتوکاتالیست‌های مورد استفاده.۶۲
۳-۳-۲. آماده‌سازی پایه : سنتز نانوزئولیت فوجاسیت NaX64
۳-۳-۳. روش‌های سنتز و مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها.۶۵
۳-۴. تعیین Band-gap99
۳-۵. فرآیندهای فوتوکاتالیستی۱۰۰
۳-۶. خوراک مورد استفاده.۱۰۰
۳-۷. فوتوراکتور طراحی شده۱۰۱
۳-۸. آنالیز خوراک و محصولات۱۰۳
۳-۹. کالیبراسیون دستگاه کروماتوگرافی گازی.۱۰۵
۳-۹-۱. رسم منحنی کالیبراسیون.۱۰۵
۳-۱۰. روش انجام تست‌های گوگردزدایی فوتوکاتالیستی.۱۰۸
۳-۱۱. مطالعه‌ی ایزوترمیک فرآیند۱۰۹
۳-۱۲. مطالعه‌ی سینتیک فرآیند.۱۳۷
۳-۱۳. بررسی عملکرد فوتوکاتالیست Pcat(29) درگوگردزدایی نمونه‌ی واقعی۱۴۰
   فصل چهارم: نتایج
۴-۱. سنتز و مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX .143
۴-۱-۱. تأثیر پارامترهای مختلف در سنتز زئولیت NaX .143
۴-۱-۲. تفسیر نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX.145
۴-۲. تفسیر و تجزیه، تحلیل نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها۱۴۸
۴-۲-۱. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(1).148
۴-۲-۲. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(2)149
۴-۲-۳. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(3)150
۴-۲-۴. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(5)152
۴-۲-۵. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(12).153
۴-۲-۶. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(14).154
۴-۲-۷. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(16).155
۴-۲-۸. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(19).157
۴-۲-۹. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(23).159
۴-۲-۱۰. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(24)161
۴-۲-۱۱. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(25).162
۴-۲-۱۲. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(26).163
۴-۲-۱۳. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(29).166
۴-۳. تفسیر نتایج حاصل از اندازه‌گیری Band-gap.172
۴-۴. درصد تبدیل.۱۷۳
۴-۵. بررسی تاثیر پارامترهای مؤثر در بازده فرآیند گوگردزدایی اکسایشی فوتوکاتالیستی۱۷۳
۴-۶. تفسیر نتایج سایرآزمایشات فوتوراکتوری گوگردزدایی.۱۸۸
۴-۶-۱. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (الف)۱۸۸
۴-۶-۲. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ج).۱۹۱
۴-۶-۳. مقایسه‌ی میان کل فوتوکاتالیست‌های Loading در گوگردزدایی.۱۹۳
۴-۶-۴. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (د)۱۹۳
۴-۶-۵. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ه)۱۹۵
۴-۶-۶. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ت)۱۹۹
۴-۷. تعیین نوع فرآیند به کار گرفته شده در این تحقیق جهت گوگردزدایی.۲۰۳
۴-۸. محاسبه‌ی ممان دوقطبی به روش تئوری شیمی کوانتومی.۲۰۴
۴-۹. آنالیز خوراک و محصولات.۲۰۵
۴-۹-۱. چگونگی تفسیر نتایج کمی به دست آمده از دستگاه GC-MS205
۴-۹-۲. چگونگی تفسیر نتایج کیفی حاصل از آنالیز GC-MS.206
۴-۱۰. مطالعات سینتیکی واکنش.۲۱۰
۴-۱۰-۱. بررسی تطابق با مدل‌های سینتیکی.۲۱۴
۴-۱۱. تفسیر نتایج آزمایش‌های گوگردزدایی نمونه واقعی گازوئیل.۲۱۴
   فصل پنجم: بحث و پیشنهادات
۵-۱. نتیجه‌گیری.۲۱۸
۵-۲. پیشنهادات.۲۲۱
منابع۲۲۲
خلاصه انگلیسی.۲۳۳
ضمایم۲۳۵
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                 صفحه
جدول ۱-۱. انرژی فاصلۀ نواری مورد نیاز برای برانگیختگی نیمه هادی‌ها۹
جدول ۲-۱. ساختار مولکولی ترکیبات گوگردی و مکانیسم گوگردزدایی آن‌ها.۴۹
جدول ۳-۱. مشخصات اکسیدانت H2O260
جدول ۳-۲. مشخصات نانوفوتوکاتالیستTiO2 (P25)  مورد استفاده در آزمایش.۶۱
جدول ۳-۳. لیست فوتوکاتالیست‌های سنتز شده جهت گوگردزدایی ترکیبات نفتی.۶۳
جدول ۳-۴. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (الف)۶۸
جدول ۳-۵. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (د).۷۷
جدول ۳-۶. خواص فیزیکی- شیمیایی اجزای خوراک مورد استفاده۱۰۱
جدول ۳-۷. نتایج اندازه‌گیری گوگرد کل، با دستگاه Total Sulfur X-ray Analyzer.141
جدول ۴-۱. شرایط سنتز برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX143
جدول ۴-۲. نتایج به دست آمده از آنالیز BET/BJH.169
جدول ۴-۳. مقایسه‌ی نتایج حاصل از تغییر جرم کاتالیست در میزان راندمان۱۷۴
جدول ۴-۴. تاثیر درصدهای وزنی مختلف دوپه شده در میزان راندمان۱۷۶
جدول ۴-۵. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مقدار اکسیدانت کمکی در میزان راندمان۱۷۸
جدول ۴-۶. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مدت زمان تابش‌دهی در میزان راندمان۱۸۰
جدول ۴-۷. مقایسه نتایج حاصل از نوع تابش نور در میزان راندمان۱۸۲
جدول ۴-۸. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش ۱۰ برابری حجم خوراک اولیه۱۸۴
جدول ۴-۹. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش دو برابری حجم خوراک اولیه۱۸۵
جدول ۴-۱۰. لیست فوتوکاتالیست‌های سنتز شده با راندمان تخریب بالا.۱۸۷
جدول ۴-۱۱. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های گروه “الف” در گوگردزدایی۱۸۹
جدول ۴-۱۲. ارتباط میان میزان TiO2(P25) بارگذاری شده با درصد کاهش DBT190
جدول ۴-۱۳. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های گروه “ج” در گوگردزدایی۱۹۲
جدول ۴-۱۴. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های گروه “د” در گوگردزدایی.۱۹۴
جدول ۴-۱۵. ارتباط میان میزان TiO2(P25) دوپه شده با درصد کاهش DBT195
جدول ۴-۱۶. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های بخش (ه- I) در گوگردزدایی۱۹۶
جدول ۴-۱۷. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های بخش (ه- II) در گوگردزدایی۱۹۸
جدول ۴-۱۸. مقایسه کارایی فوتوکاتالیست‌های گروه “ت” در گوگردزدایی۱۹۹
جدول ۴-۱۹. راندمان گوگردزدایی در نتیجه‌ی فرآیند جذب سطحی در زئولیت.۲۰۳
جدول ۴-۲۰. نتایج آزمایش‌های سینتیکی با کاتالیست (  Ni(%8)/TiO2/zeolite NaX)210
جدول ۴-۲۱. نتایج نمودارهای مربوط به معادلات سینتیکی.۲۱۳
جدول ۴-۲۲. ثابت‌های مدل سینتیکی لاگرگرن.۲۱۳
جدول ۴-۲۳. ثابت‌های ‌مدل سینتیکی الوویچ.۲۱۳
جدول ۴-۲۴. ثابت‌های مدل سینتیکی بلانچارد.۲۱۴
جدول ۴-۲۵. نتایج راندمان گوگردزدایی روی نمونه واقعی گازوئیل۲۱۵
فهرست نمودارها
عنوان                                                                                                                                 صفحه
نمودار ۴-۱. حلقه هیسترسیس تجربی۱۷۰
نمودار ۴-۲. نمودار حجم حفره بر حسب قطر حفره.۱۷۱
نمودار ۴-۳. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار جرم کاتالیست.۱۷۴
نمودار ۴-۴. روند تغییر بازده با تغییر میزان دوپانت.۱۷۶
نمودار ۴-۵. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی مقادیر متفاوت دوپانت.۱۷۷
نمودار ۴-۶. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار اکسیدانت H2O2178
نمودار ۴-۷. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی تغییر مقدار اکسیدانت H2O2.178
نمودار ۴-۸. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر مدت زمان تابش‌دهی۱۸۰
نمودار ۴-۹. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر نوع تابش نور.۱۸۲
نمودار ۴-۱۰. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه افزایش حجم خوراک اولیه.۱۸۴
نمودار ۴-۱۱. مقایسه‌ی‌ میزان راندمان بین فوتوکاتالیست‌های گروه (الف).۱۸۹
نمودار ۴-۱۲. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (الف)۱۹۱
نمودار ۴-۱۳. مقایسه میزان راندمان بین فوتوکاتالیست‌های گروه (ج)۱۹۲
نمودار ۴-۱۴. مقایسه میزان راندمان بین کل فوتوکاتالیست‌های Loading.193
نمودار ۴-۱۵. مقایسه میزان راندمان بین فوتوکاتالیست‌های گروه (د).۱۹۴
نمودار ۴-۱۶. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (د)۱۹۵
نمودار ۴-۱۷. مقایسه میزان راندمان بین فوتوکاتالیست‌های گروه “ه”۱۹۹
نمودار ۴-۱۸. مقایسه میزان راندمان بین فوتوکاتالیست‌های گروه (ت)۲۰۰
نمودار ۴-۱۹. مقایسه میزان راندمان با کاتالیست‌های  Dopping دو و سه جزئی۲۰۱
نمودار ۴-۲۰. مقایسه میزان راندمان گوگردزدایی اکسایشی، میان کل فوتوکاتالیست‌‌ها۲۰۲
نمودار ۴-۲۱. نمودار نتایج qt بر حسب t.211
نمودار ۴-۲۲. نمودار نتایج مدل سینتیکی لاگرگرن (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)۲۱۱
نمودار ۴-۲۳. نمودار نتایج مدل سینتیکی الوویچ (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)۲۱۲
نمودار ۴-۲۴. نمودار نتایج مدل سینتیکی بلانچارد (سینتیک شبه مرتبه‌ی‌ دوم).۲۱۲
فهرست اشکال
عنوان                                                                                                                                 صفحه
شکل ۱-۱. مقایسه انرژی فعالسازی همراه/بدون کاتالیزور.۶
شکل ۱-۲. ساختار نیمه رسانا۸
شکل ۱-۳. افزایش شکاف انرژی در راستای کاهش تعداد ذرات۱۱
شکل ۱-۴. شماتیک فرآیند فوتوکاتالیستی.۱۳
شکل ۱-۵. تراز انرژی فلز.۱۶
شکل ۱-۶. توزیع اندازه حفره‌‌ها در جاذب‌های مختلف.۲۲
شکل ۱-۷. شماتیک دستگاه آزمایشگاهی برای واکنش‌های هیدروکراکینگ کاتالیستی۳۹
شکل ۲-۱. اثر میزان گوگرد در سوخت دیزل روی ذرات معلق خروجی موتورهای دیزلی.۴۳
شکل ۲-۲. اثر میزان گوگرد بر تبدیل اکسیدهای نیتروژن۴۴
شکل ۲-۳. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های مورد استفاده در صنایع حمل و نقل.۴۷
شکل ۲-۴. فرآیندهای متفاوت گوگردزدایی.۴۷
شکل ۲-۵. شمایی از فرآیند HDS.48
شکل ۲-۶. انواع ترکیبات گوگردی و سرعت واکنش HDS آن‌ها را برحسب نقطه جوش.۵۰
شکل ۳-۱. تصویر SEM نمونه TiO2 (P25)61
شکل ۳-۲. تصویر TEM نمونه TiO2 (P25)61
شکل ۳-۳. دیفراکتوگرام XRD نانوزئولیت فوجاسیت NaX با درجه کریستالیته‌ی بالا.۶۴
شکل ۳-۴. تصویر SEM نانوزئولیت NaX.65
شکل ۳-۵. تصویر TEM نانوزئولیت NaX.65
شکل ۳-۶. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(1).69
شکل ۳-۷. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(1)69
شکل ۳-۸. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(2).70
شکل ۳-۹. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(2)70
شکل ۳-۱۰. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(3)71
شکل ۳-۱۱. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(3).71
شکل ۳-۱۲. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(5)72
شکل ۳-۱۳. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (۳-۳-۳-الف)۷۳
شکل ۳-۱۴. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (۳-۳-۳-ب)۷۴
شکل ۳-۱۵. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (۳-۳-۳-ج).۷۶
شکل ۳-۱۶. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(12).78
شکل ۳-۱۷. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(12)78
شکل ۳-۱۸. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(14).79
شکل ۳-۱۹. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (۳-۳-۳-د).۸۰
شکل ۳-۲۰. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(16).82
شکل ۳-۲۱. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(16)82
شکل ۳-۲۲. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(19).84
شکل ۳-۲۳. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(19).84
شکل ۳-۲۴. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (I) (3-3-3-ه).۸۶
شکل ۳-۲۵ . دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(23)88
شکل ۳-۲۶. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(23)88
شکل ۳-۲۷. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (II) (3-3-3-ه)۸۹
شکل ۳-۲۸. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(24).90
شکل ۳-۲۹. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست بخش (III) (3-3-3-ه)۹۰
شکل ۳-۳۰. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(25).91
شکل ۳-۳۱. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(26).92
شکل ۳-۳۲. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(26).93
شکل ۳-۳۳. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (IV) (3-3-3-ه)۹۳
شکل ۳-۳۴. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (۳-۳-۳-ت).۹۶
شکل ۳-۳۵. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(29).97
شکل ۳-۳۶. نتایج FESEM برای فوتوکاتالیست Pcat(29) پس از کلسیناسیون۹۷
شکل ۳-۳۷. نتایج EDXA برای فوتوکاتالیست Pcat(29)98
شکل ۳-۳۸. نتایج BET/BJH  برای فوتوکاتالیست Pcat(29)98
شکل ۳-۳۹. طیف جذبی نانوذرات TiO2 و Pcat (29) دیسپرس شده در رزین اپوکسی.۱۰۰
شکل ۳-۴۰. نماهایی از راکتور فوتوشیمیایی طراحی شده جهت فرآیند گوگردزدایی۱۰۱
شکل ۳-۴۱. شمایی از دستگاه GC-MS105
شکل ۳-۴۲. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10.106
شکل ۳-۴۳. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50.106
شکل ۳-۴۴. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100107
شکل ۳-۴۵. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200107
شکل ۳-۴۶. منحنی کالیبراسیون دستگاه  GC-MS.108
شکل ۳-۴۷. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۴-الف)۱۱۰
شکل ۳-۴۸. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۱۱-ب).۱۱۲
شکل ۳-۴۹. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۱۵-ج)۱۱۴
شکل ۳-۵۰. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۱۸-د).۱۱۵
شکل ۳-۵۱. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۲۳-د).۱۱۷
شکل ۳-۵۲. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۲۶-د).۱۱۸
شکل ۳-۵۳. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۳۸-د).۱۲۲
شکل ۳-۵۴. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۴۰-د).۱۲۳
شکل ۳-۵۵. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۴۲-د).۱۲۴
شکل ۳-۵۶. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۴۸-ه)۱۲۶
شکل ۳-۵۷. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۵۱-ه).۱۲۷
شکل ۳-۵۸. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۵۳-ه).۱۲۸
شکل ۳-۵۹. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۵۴-ه).۱۲۹
شکل ۳-۶۰. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۵۵-ه).۱۳۰
شکل ۳-۶۱. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۵۷-ه)۱۳۱
شکل ۳-۶۲. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۱-ه)۱۳۲
شکل ۳-۶۳. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۲-ه)۱۳۳
شکل ۳-۶۴. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۳-ه)۱۳۴
شکل ۳-۶۵. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۶-ز)۱۳۵
شکل ۳-۶۶. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۸-ز)، بخش (I).136
شکل ۳-۶۷. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (۶۸-ز)، بخش (II).137
شکل ۴-۱. تصاویر SEM برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX144
شکل ۴-۲. دیفراکتوگرام XRD  نانوزئولیت NaX به همراه اندیس‌‌های میلر هر پیک۱۴۵
شکل ۴-۳. تصویر SEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX  با بزرگ‌نمایی (nm) 500.147
شکل ۴-۴. تصویر TEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX147
شکل ۴-۵. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(1) به همراه اندیس‌های میلر۱۴۸
شکل ۴-۶. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(2) به همراه اندیس‌های میلر۱۵۰
شکل ۴-۷. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(3) به همراه اندیس‌های میلر۱۵۱
شکل ۴-۸. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(5) به همراه اندیس‌های میلر۱۵۲
شکل ۴-۹. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(12) به همراه اندیس‌های میلر۱۵۳
شکل ۴-۱۰. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(14) به همراه اندیس‌های میلر.۱۵۴
شکل ۴-۱۱. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(16) به همراه اندیس‌های میلر.۱۵۵
شکل ۴-۱۲. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(16).156
شکل ۴-۱۳. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(16).157
شکل ۴-۱۴. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(19) به همراه اندیس‌های میلر.۱۵۸
شکل ۴-۱۵. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(19).159
شکل ۴-۱۶. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(23) به همراه اندیس‌های میلر.۱۶۰
شکل ۴-۱۷. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(23).161
شکل ۴-۱۸. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(24) به همراه اندیس‌های میلر.۱۶۲
شکل ۴-۱۹. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(25) به همراه اندیس‌های میلر.۱۶۳
شکل ۴-۲۰. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(26) به همراه اندیس‌های میلر.۱۶۴
شکل ۴-۲۱. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(26).165
شکل ۴-۲۲. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(26).166
شکل ۴-۲۳. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(29) به همراه اندیس‌های میلر.۱۶۷
شکل ۴-۲۴. تصویر FESEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(29).168
شکل ۴-۲۵. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(29).169
شکل ۴-۲۶. شکل واقعی حلقه‌ی هیسترسیس نوع (D) و شکل شماتیک حفره‌ها.۱۷۱
شکل ۴-۲۷. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی قبل از فرآیند گوگردزدایی.۲۰۵
شکل ۴-۲۸. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی بعد از فرآیند گوگردزدایی۲۰۶
شکل ۴-۲۹. کروماتوگرام حاصل از آنالیز GC-MS، مربوط به نمونه بعد از گوگردزدایی۲۰۷
شکل ۴-۳۰. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی.۲۰۷
شکل ۴-۳۱. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی.۲۰۸
شکل ۴-۳۲. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی.۲۰۸
شکل ۴-۳۳. محصول تولید شده در نتیجه‌ی فرآیند تخریب فوتوکاتالیستی.۲۱۰

خلاصه فارسی

مطابق استانداردهای جهانی، گوگرد موجود در سوخت‌های مورد استفاده در صنعت حمل و نقل به عنوان یکی از مهمترین صنایع آلایندگی باید حدود ppmw10 کاهش یابد و این در حالی است که بسیاری از پالایشگاه‌های دنیا، سوخت‌هایی با میزان گوگرد بیش از ppmw1000 تولید می‌کنند. یکی از روش‌های نوین و مقرون
به صرفه کاهش گوگرد از بین تمامی روش‌های موجود روش‌های اکسیداسیون فوتوکاتالیستی می‌باشد.
در تحقیق حاضر، ‌۳۰ نانوفوتوکاتالیست متفاوت با نسبت‌های بارگذاری و دوپینگ و همچنین با مقادیر درصد وزنی متفاوت از فلزهای کروم، نقره، سریم‌، مس و نیکل دوپه شده، طراحی،‌ ساخته و با بهره گرفتن از تکنیک‌های مشخصه‌یابی XRD، XRF، FESEM، EDXA، TEM و BET/BJH مورد بررسی قرار گرفتند. پایه‌ی زئولیتی به کار رفته در ساخت اکثر فوتوکاتالیست‌ها، نانوزئولیت فوجاسیت NaX می‌باشد که به روش هیدروترمال سنتز شده است.
از بین تمام نانوفوتوکاتالیست‌های مورد استفاده در این پروژه، فوتوکاتالیست با ترکیب درصد ۸% وزنی نیکل دوپه شده در تیتانیوم دی اکسید بر پایه‌ی نانوزئولیت NaX، تهیه شده به روش سل-ژل،‌ با ساختار کریستالی تتراگونال، به عنوان کاتالیست منتخب در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی مدنظر در این تحقیق تعیین گردید. میزان راندمان در آزمایش بهینه توسط کاتالیست مذکور و تحت تابش نور مرئی، ۹۹/۹۹% به دست آمد.
میانگین سایز نانوذرات به دست آمده از روش دبای-شرر ۹۵/۵۰ نانومتر محاسبه گردید که در توافق خوبی با نتایج میکروسکوپ الکترونی (۳۶/۵۰ نانومتر) می باشد. میزان کریستالیته‌ی این کاتالیست طبق روش WAXS بالای ۹۵% و میزان توزیع ذرات نیکل در سطح کاتالیست به صورت میانگین ۴۳/۸% به دست آمد.
در آ‌زمایشات راکتوری گوگردزدایی فوتوکاتالیستی سوخت دیزل مدل که شامل ترکیب مقاوم دی بنزوتیوفن در حلال دکان (با میزان ppmw100گوگرد) می‌باشد،‌ در شرایط علمیاتی ملایم و بدون حضور هیدروژن انجام و تأثیر پارامترهای عملیاتی نظیر جرم کاتالیست، مقدار اکسیدانت، نوع و میزان تابش نور، میزان دوپانت و نوع کاتالیست بر بازده فرآیند، مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری غلظت‌های اولیه و نهایی گوگرد و نیز تعیین محصولات حاصل از تخریب، ‌توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS) انجام شده است.
مدل‌های سینتیکی شبه مرتبه‌ی اول لاگرگرن و الوویچ و مدل شبه مرتبه‌ی دوم بلانچارد برای واکنش تخریب فوتوکاتالیستی گوگرد در فوتوراکتور طراحی شده با سیستم ناپیوسته،‌ مورد مطالعه قرار گرفت و درجه واکنش و ثابت سرعت تعیین شد. با توجه به بالاترین ضریب هم‌بستگی مشخص گردید سینتیک واکنش از مدل شبه مرتبه‌ی اول پیروی و ثابت سرعت به دست آمده برابر با   ۰۴۸/۰ می‌باشد.
یک نمونه گازوئیل نیز در شرایط بهینه مورد آزمایش قرار گرفت نتایج حاکی از کارایی تکنیک گوگردزدایی روی نمونه‌ی واقعی می‌باشد.
واژه‌های کلیدی: فوتوکاتالیست، تیتانیوم‌دی‌اکسید، نیکل، نانوزئولیت، گوگردزدایی،‌ دیزل،‌ دی‌بنزوتیوفن،

فصل اول

کلیات

۱-۱. نانو :
پسوند نانو به معنای یک میلیاردم (۹-۱۰) است. بنابراین فناوری‌ها و علوم نانو در حوزه‌هایی کار می‌کنند که ابعاد آنها در محدوده‌ی نانومتر می‌باشد.
۱-۱-۱. علم نانو :
علم نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی و مولکولی می‌باشد که در این مقیاس کوچک، خصوصیات مواد با ویژگی‌هایشان در مقیاس بزرگ متفاوت است.
تعداد صفحه : ۲۵۴
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***