جذب متان، اتان و ترکیبات دوگانۀ آنها با 41-MCM
سنجش تجربی روشها برای پیش بینی تعادل جذب (توازن) :
ما اندازه گیری های تجربی جذب متان و اتان و پروپان دوتایی این اجزاء را روی 41 –MCM گزارش می کنیم. این جذب کننده که دارای یک ساختمان منفذدار منظم و یک سطح یکنواخت از لحاظ شیمیایی است، بعنوان یک سیستم مدل بکار برده می شود که به مقایسه روشها جهت پیش بینی تعادل جذب می پردازد.
دو روش بدین صورت ارزیابی شده بودند :
تئوری محلول جذب کننده مطلوب (ایده آل) و شبیه سازی مونت کارلو با معیار یا مقیاس بزرگ. هر دو روش پیش بینی های دقیقی از جذب دوتایی (دوگانه) ارائه می دهند. علاوه بر این روش مونت کارلو با معیار بزرگ قادر به پیش بینی دقیق جذب جزء سازندۀ خالص بود.
مواد 41-MCM بطور عمده به دلیل خواص برجسته شان مورد توجه هستند. آنها شامل مجموعه های منظم طویل شش ضلعی هستند ، شبکه های منفذی (روزنه دار) استوانه ای شکلِ غیر متصل که می توانند با اندازه هایی حدود 15 تا 100 ، عمدتاً با تغییر طول زنجیره alkyl در سطوح قالب که در فرآیند ساخت (سنتز) به کار می رود، متفاوت باشند. این مشخصات ساختاری (کاملاً) مشخص، نشان دهندۀ 41-MCM بعنوان یک مدل جذب در سطح مولکولی بوده و روشها را برای پیش بینی تعادل جذب مورد بررسی قرار می دهند. مواد 41-MCM بطور عمده در شرایطی از جمله : هندسه منفذ یا (شکل هندسی روزنه)، تقسیم اندازه منفذ ، و ضخامت جدارۀ منفذ با استفاده از پراکندن اشعۀ ایکس (XRD) ، میکروسکوپی پخش الکترون، رِزونانس یا انعکاس مغناطیسی اتمی و جذب نیتروژن مشخص می شوند. پایداری و ثبات هیدروترمال (گرمای آب) و مخالف بودن ایزوترمهای جذب مورد بررسی قرار گرفته است.
پراکندگی یا تقسیم انرژی سطح 41-MCM مورد تحقیق و کاوش قرار گرفته و کشف شد که بطور عمده جدای از اندازۀ منفذ و قالب جایگزین شدۀ اتمهای غیر یکنواخت است.
(هترواتمها) فایدۀ پتانسیل مواد مِزوپروس 41-MCM در کاربردهای صنعتی، خواص ساختاری آنها را منعکس می کند. اندازه منفذ قابل کنترل و بزرگ با یک PSD باریک و استثنائاً قابلیتهای جذب بالا. چندین تحقیق در مورد جذب روی 41-MCM اروماتیکها (عطرها)، اَلکُلها، اتیلن، اِن – هگزان، دی اکسید کربن، تتراکلرید کربن، و متان صورت گرفته است. برخلاف این بررسی ها در مورد جذب گاز – خالص ، تنها یک مطالعه محدود از جذب ترکیب ، گزارش شده است. بعضی از نتایج شبیه سازی مونت کارلو بیان می شود. محدوده های کاربردی 41-MCM بعنوان یک جذب کنندۀ نوین یا کاتالیزور (شتاب دهنده) در سیستم های ذخیرۀ گازی، انتقال (دفع) VOC و جذب فاز مایع نشان داده شده است.
در حالیکه یکی از معایب فرضی این است که قابلیت جذب پایین در فشارهای جزئی پائین، که از طریق اندازۀ نسبتاً بزرگ منفذ است (دو نوع معمولی ایزوترم IV بازتاب می یابد)، ممکن است 41-MCM نامناسبی را برای فرآیندهای تصفیه (پالایش) ایجاد کند. با این وجود، یک روش برای کنترل اندازۀ منفذ با استفاده از رسوب گذاری تبخیر شیمیایی برای غلبه بر این ضعف پیشنهاد شده است.
هدف اصلی از این بررسی آن است که پایۀ اولیۀ روشهای کلاسیک و مکانیکی عددی یا (آماری) را برای پیش بینی تعادل جذب مورد پژوهش قرار دهد. به دلیل ساختارهای منظم و با قاعدۀ آن 41- MCM بعنوان جذب کننده مورد استفاده قرار می گیرد.
اما هدف این است که قضاوتی وسیعتر دربارۀ این روشها با بررسی 41-MCM به عنوان یک پیش نمونۀ مشخص شده با نظم بالا از یک جذب کنندۀ بدون دو قطب مخالف صورت می پذیرد . (به شکل سیلیکای خالص که در این تحقیق بکار رفته است).
گازهای جذب کننده که مورد بررسی قرار گرفته اند شامل : متان ، اتان و ترکیباتی از این ذرات هستند. روشهای پیش بینی کننده ای که ما مورد بررسی قرار دادیم عبارتند از :
(1) نظریه محلول جذب کننده مطلوب (IAST) ، یک مدل ترمودینامیک مهندسی شده
(2) شبیه ساز مونت کارلو با مقیاس بزرگ (GCMC) ، که یک روش مکانیکی عددی برای پیش بینی جذب در 41-MCM است.
- بخش آزمایشی (تجربی) :
مواد
مواد 41 – MCM سیلیکای خالص توسط دانشگاه ملی کُنام در کره تهیه شده بودند . نمونه های آزمایشی با استفاده از هِگزادِسیل تِری مِتیل آمونیوم بِرماید بعنوان یک قالب سطحی و لودوکس (Dupont) 40 HS بعنوان یک منبع سیلیکا تهیه شده اند. مواد مسوپروس (مِزُوپُری) بطور عمده پودرهای بی شکل (بی نظم) را پراکنده می سازد. در یک آزمایش جذب تجربی، چنین نمونه آزمایشی پودری نیاز دارد با فشاری بالا داخل ساچمه (قرص، حبّه) جا داده شود، زیرا نمونه های آزمایشی پودری علیرغم این باعث یک کاهش فشار نامطلوب در جذب کننده می شود. در مورد ثبات مکانیکی 41- MCM بعد از توأم شدن با فشارهای بالا ، ژوزِف و همکاران یک بررسی ارزشمند را با استفاده از جذب نیتروژن و تجزیه و تحلیل XRD (پراکندگی اشعه ایکس) گزارش کرده اند. طبق نتیجه گیریهای آنان، ساختار منظم سیلیکای خالص 41- MCM می تواند شدیداً با فشارهای خارجی تغییر کند و بطور بدون برنامه یا هدف در یک فشار خیلی بالا حدود Mpa 224 تخریب شود.
برای به حداقل رساندن تغییر یا اصلاح ساختاری ، نمونه های آزمایشی ما با استفاده از یک پِرِس دستی یا (اسپکتروسکوپی مرکزی ( با یک فشار خارجی نسبتاً جزئی حدود Mpa برای S3 کمپرس شدند. سپس نمونه های 41- MCM فشرده شده به 12-10 Mesh خرد شده و در 500 برای 12 ساعت ، 200 برای 4 ساعت و 120 برای 2 ساعت، به ترتیب قبل از استفاده کلسین می شوند. قالب یا الگوی XRD و ایزوترم نیتروژن در VVK (میکرومریتیکس ASAP 2010) برای هر دو مورد بررسی قرار گرفت. قبل و بعد از آماده سازی (برای مثال : فشردگی، کلیسنات شدن و خرد کردن) ، برای اینکه مشاهده شود آیا هیچ تغییر یا اصلاح مهمی در خواص آنها وجود دارد. می توان از الگوهای پخش اشعۀ ایکس (XRD) (تصویر 1) مشاهده کرد که 4 نقطۀ اوج برای مواد 41- MCM معمولی هستند و این برای هر دو نمونه آزمایشی با تقریباً همان وضعیت و شدت ملاحظه می شود، که نشان دهندۀ آن است ، خواص اولیه بعد از ترکیب اولیه (مقدمات آماده سازی) حفظ می شوند. ارزشهای مکانی داخل برنامه (طرح) خیلی مشابه هر دو نمونۀ آزمایشی هستند :
4/39(مواد اولیه) و 8/38(بعد از ترکیب) . مدرکی برای حفظ و نگهداری خواص ساختاری با نتایج ایزوترمهای نیتروژن در VVK چنانکه در تصویر 2 نشان داده شده است، تهیه شده. ایزوترمها برای هر دو نمونۀ آزمایشی تقریباً مشابه هستند . با یک درجه اشباع شده منافذ بالا (برتر) را نشان می هد.
محدوده های سطحی خاص BET و میانگین قطرهای منفذ BGT خیلی مشابه هر دو نمونۀ آزمایشی به نظر می آیند :
1042، 6/40(ماده اولیه) و 1023 و 9/40 (بعد از ترکیب) . بطور خلاصه ترکیب (شیمیایی) نمونه های آزمایشی برای آزمایش جذب تأثیر کمی روی ساختار جذب کننده داشته است.
گازهای جذب کننده، متان و اتان، از BOC CO تهیه شده و درجۀ خالص بودن این گازها %99/99 بود. بستر یا کف آنها با مولکولهای تصفیه شده پر شده بود تا گازها را ازداخل سیلندرها خشک کند.
شامل 122 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود تحقیق بررسی واحد ANG ومقایسه آن با CNG و LNG
