متن کامل خبر


 
جلسه دفاع از رساله: مرتضي گل محمدي

خلاصه خبر: جلسه دفاع از رساله

عنوان رساله‌:  تخریب ترکیبات آلاینده آلی به‌کمک نانو کاتالیست‌های اکسید فلزی در محیط آب فوق‌بحرانی
 

  • ارائه  کننده: مرتضي گلمحمدي
     
  •   استاد راهنما: دکتر جعفر توفیقی داریان، سید جواد احمدی
     
  •   استاد ناظر خارجی: دکتر محمد کاظمینی دانشگاه صنعتی شریف، دکتر یدالله مرتضوی، دانشگاه تهران
     
  •   استاد ناظر داخلی: دکتر محمدرضا امیدخواه نسرین، دکتر مجتبی صدر عاملی
     
  •   استاد مشاور: دکتر محمد تقی‌زاده
     
  • مکان: دانشکده مهندسی شیمی، اتاق P4
     
  •   تاریخ: 1395/09/14
     
  •  ساعت: 16:00


 چکیده

این رساله مشتمل بر سه قسمت کلی است که نقطه اشتراک آنها آب فوق‌بحرانی است. در گام اول نانوذرات Fe2O3, ZnO, CuO, NiO, MnO2, MgO, CeO2, Ag2O, ZrO2, Co3O4 به‌کمک روش آب فوق‌بحرانی تولید شدند. در این قسمت اثر دما بر روی تجزیه یک ترکیب میانی به نام هیدروکسی نیترات که در فرآیند تولید نانوذرات اکسید فلزی به‌روش آب فوق‌بحرانی تولید می‌شود بررسی شد. سپس عملکرد کاتالیست‌های تولیدشده در دو واکنش مجزا که در محیط آب فوق‌بحرانی انجام می‌شدند، مورد ارزیابی قرار گرفت. واکنش اول اکسیداسیون ترکیبی به نام تری‌بوتیل فسفات بود که در صنایع مختلف کاربرد وسیع دارد. آزمایش‏ها با دو رویکرد مختلف یعنی تصفیه پساب حاوی مقادیر بسیار کم تری‌بوتیل فسفات (محلول ppm 400)، و همچنین تخریب غلظت‌های بالا از این ماده انجام شدند. واکنش دوم شکست ته‌ماند برج خلاء پالایشگاه نفت تهران بود. به‌منظور مطالعه اثر عوامل مختلف نظیر دما و زمان واکنش و حجم آب بارگذاری‌شده در راکتور بر روی میزان تولید مالتن و کک و همچنین یافتن شرایط بهینه واکنش شکست ته‌ماند، یک طراحی آزمایش به‌روش رویه پاسخ و طرح مرکب مرکزی انجام شد. در ادامه، کیفیت محصول به‌دست آمده از واکنش‌های کاتالیستی و غیرکاتالیستی در شرایط عملیاتی بهینه با خوراک به‌کمک آنالیزهای مختلف مقایسه شدند. نتایج نشان داد که با افزایش دمای تولید از 400 به oC500 اکسیدهای فلزی عاری از هیدروکسی نیترات قابل تولید هستند. این بدان معنا است که این ترکیب ناپایدار بوده و در دمای بالا تجزیه می‌شود. بر همین اساس یک سازوکار جدید برای تولید نانوذرات در آب فوق‌بحرانی که شامل مراحل تولید و تجزیه هیدروکسی نیترات است، پیشنهاد شد. نتایج اکسیداسیون تری‌بوتیل فسفات تأیید کرد که در هر دو رویکرد، واکنش از سینتیک درجه اول تبعیت می‌کند. همچنین مشخص شد که دما و زمان واکنش‏ دو عامل بسیار تأثیرگذار بر میزان بازده حذف کل کربن آلی است درحالی‌که میزان اکسنده تنها در آزمایش‏های غلظت بالا عاملی تأثیرگذار بود. از بین نانوذرات کاتالیستی مورد آزمایش، هماتیت بهترین عملکرد را از خود به‌نمایش گذاشت به‌طوری که بازده حذف را نسبت به واکنش غیر کاتالیستی بیش از 20% بهبود بخشید و همچنین توانست پایداری خود را طی واکنش‌هایی با شرایط عملیاتی متفاوت حفظ نماید. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده مشخص شد که به‌کمک روش آب فوق‌بحرانی می‌توان تری‌بوتیل فسفات را به میزان 100% و کربن آلی را با درصد بسیار بالایی تخریب نمود. در نهایت، با استناد به نتایج آنالیزهای پلاسمای القائی جفت‌شده، کروماتوگرافی یونی و کروماتوگرافی مایع، سازوکاری برای اکسیداسیون تری‌بوتیل فسفات در آب فوق‌بحرانی ارائه شد. نتایج مربوط به شکست کاتالیستی ته‌ماند خلاء نشان داد که در بین کاتالیست‌های مورد استفاده CeO2 بهترین عملکرد را از نظر فعالیت و پایداری داشته است. بر اساس طراحی آزمایش مشخص شد دما و زمان واکنش دو عامل بسیار تأثیرگذار بر روی میزان مالتن و کک تولیدی هستند درحالی‌که تأثیر مقدار آب معنادار تشخیص داده نشد. همچنین دمای C 439، زمان min 62 و حجم آب ml 25/3 به‌عنوان شرایط عملیاتی بهینه تعیین شدند. نتایج آنالیزهای مختلف تأیید کردند که شکست کاتالیستی ته‌ماند خلاء در آب فوق‌بحرانی به تولید محصولات ارتقاء یافته و سبک‌تر می‌انجامد. به‌طوری که بیش از 54% مالتن به‌دست آمده از واکنش کاتالیستی طی آنالیز توزین حرارتی تا دمای ºC427 تجزیه شده است، درحالی‌که این مقدار برای واکنش غیرکاتالیستی حدود 39% و برای خوراک کمتر از 29% است. همچنین به‌کمک نتایج آنالیز رزونانس مغناطیس هسته مشخص شد که درصد کربن آروماتیک برای محصول واکنش غیرکاتالیستی و کاتالیستی نسبت خوراک به‌ترتیب 21 و 28% کاهش یافته است که به‌معنای کاهش میزان آروماتیسیته است.

 کلمات کلیدی

آب فوق‎بحراني، نانوکاتالیست، اکسیداسیون، تری‌بوتیل فسفات، ته‌ماند برج خلاء

 

 

7 آذر 1395 / تعداد نمایش : 444