متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :شیمی

گرایش : شیمی کاربردی

عنوان : ساخت و مشخصه‌يابي فوتوکاتالیست‌های پايه 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 مشخصه‌يابي فوتوکاتالیست‌های پايه نانوتیتانیا برای گوگردزدایی ترکیب مقاوم گوگردی دی‌بنزوتیوفن


استاد راهنما :

جناب آقای دکتر رضا فضایلی

استاد مشاور :

سرکار خانم دکتر انسیه قاسمی

 

سال تحصیلی 93-1392

 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                 صفحه

خلاصه فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

   فصل اول: کلیات

1-1. نانو ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-1-1. علم نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-1-2. فناوری نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-2. مواد نانو ساختار…………………………………………………………………………………………………………………………………5

1-3. کاتالیزور……………………………………………………………………………………………………………………………………………..5

1-3-1. نقش کاتالیست‌های نانو ساختار در حذف آلاینده‌های زیست محیطی………………………………………..6

1-4. فرآیند سل-ژل در سنتز نانو فوتوکاتالیست‌ها…………………………………………………………………………………….6

1-5. تجزیه فوتوکاتالیستی…………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-6. نیمه هادی‌ها………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-7. فوتوکاتالیست………………………………………………………………………………………………………………………………………9

1-8. تیتانیوم دی اکسید……………………………………………………………………………………………………………………………10

1-9. فوتوکاتالیزور TiO2 در مقیاس نانو……………………………………………………………………………………………………10

1-10. مکانیسم تخریب فوتوکاتالیستی تیتانیوم دی اکسید…………………………………………………………………….11

1-11. بهبود کارایی و واکنش پذیری تیتانیوم دی اکسید………………………………………………………………………..14

1-12. فوتوکاتالیز………………………………………………………………………………………………………………………………………..17

1-13. انواع کاتالیزورهای نیمه رسانا (فوتوکاتالیزور)…………………………………………………………………………………17

1-14. روش‌های مشخصه‌یابی نانوذرات……………………………………………………………………………………………………..18

1-14-1. آناليز ميكروسكوپ الكتروني………………………………………………………………………………………………………18

1-14-2. آناليز ساختاری…………………………………………………………………………………………………………………………..20

1-14-3. آناليز مورفولوژی…………………………………………………………………………………………………………………………21

1-15. تاریخچه پیدایش زئولیت‌ها…………………………………………………………………………………………………………….22

1-16. ساختمان زئولیت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………22

1-17. تخلخل زئولیت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………….24

1-18. ویژگی و موارد استفاده از زئولیت‌ها……………………………………………………………………………………………….24

1-19. خواص زئولیت‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………..25

1-20. انواع زئولیت‌ها…………………………………………………………………………………………………………………………………25

1-20-1. زئولیت‌های طبیعی…………………………………………………………………………………………………………………….25

1-20-2. زئولیت‌های سنتزی…………………………………………………………………………………………………………………….26

1-21. پارامترهای مؤثر بر سنتز زئولیت……………………………………………………………………………………………………26

1-22. سنتز نانو بلورهای زئولیت……………………………………………………………………………………………………………….28

1-22-1. سنتز نانو بلورهای زئولیت با بهره گرفتن از ژل و محلول شفاف……………………………………………………..28

1-22-2. سنتز نانو بلورهای زئولیت در فضای بسته…………………………………………………………………………………29

1-23. راکتورهای شیمایی…………………………………………………………………………………………………………………………29

1-24. راکتورهای ناپیوسته (Batch)…………………………………………………………………………………………………………30

1-25. فوتوراکتور………………………………………………………………………………………………………………………………………..31

1-25-1. انواع راکتورهای فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………….31

1-25-2. راکتورهایTiO2 Slurry ……………………………………………………………………………………………………………32

1-25-3. راکتورهای فوتوکاتالیستی Immobilized با TiO2 تثبیت شده……………………………………………….33

1-26. مختصری در مورد گوگرد، خواص آن…………………………………………………………………………………………….33

1-27. مضرات گوگرد و دلایل حذف آن…………………………………………………………………………………………………..34

1-28. گوگرد در سوخت های گازوئیلی…………………………………………………………………………………………………….35

1-29. گوگرد در سوخت بنزین…………………………………………………………………………………………………………………35

1-30. اهمیت گوگردزدایی………………………………………………………………………………………………………………………..36

1-31. بررسی نقش واکنش‌های حرارتی و کاتالیستی در فرآیند گوگردزدایی…………………………………………38

1-32. دلایل مطرح شدن روش‌های فوتوکاتالیستی اکسیداسیونی گوگردزدایی……………………………………..39

1-33. هدف از اجرای این تحقیق……………………………………………………………………………………………………………..40

    فصل دوم: مروري بر متون گذشته

2-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………42

2-2. اثر میزان گوگرد موجود در سوخت‌های مصرفی بر تشکیل ترکیبات آلاینده………………………………….43

2-3. قوانین جهانی برای میزان گوگرد مجاز سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها………………………………………..45

2-4. استانداردها و میزان گوگرد سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌های ایران……………………………………………..46

2-5. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها…………………………………………………………46

2-6. روش‌های مختلف گوگردزدایی………………………………………………………………………………………………………….47

2-7. گوگردزدایی با بهره گرفتن از هیدرژن (HDS)………………………………………………………………………………………48

2-7-1. واکنش‌پذیری ترکیبات گوگردی در HDS………………………………………………………………………………….49

2-8. گوگردزدایی بدون استفاده از هیدرژن………………………………………………………………………………………………50

2-9. گوگردزدایی فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………………………50

    فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1. دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده در آزمایشگاه…………………………………………………………………………………59

3-2. مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمایشگاه…………………………………………………………………………………………60

3-3. روش انجام آزمایشات………………………………………………………………………………………………………………………….62

3-3-1. نانو فوتوکاتالیست‌های مورد استفاده……………………………………………………………………………………………..62

3-3-2. آماده‌سازی پایه : سنتز نانوزئولیت فوجاسیت NaX……………………………………………………………………..64

3-3-3. روش‌های سنتز و مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها………………………………………………………………………65

3-4. تعیین Band-gap………………………………………………………………………………………………………………………………..99

3-5. فرآیندهای فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………………………….100

3-6. خوراک مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………………….100

3-7. فوتوراکتور طراحی شده……………………………………………………………………………………………………………………..101

3-8. آنالیز خوراک و محصولات………………………………………………………………………………………………………………….103

3-9. کالیبراسیون دستگاه کروماتوگرافی گازی………………………………………………………………………………………….105

3-9-1. رسم منحنی کالیبراسیون……………………………………………………………………………………………………………..105

3-10. روش انجام تست‌های گوگردزدایی فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………….108

3-11. مطالعه‌ی ایزوترمیک فرآیند…………………………………………………………………………………………………………….109

3-12. مطالعه‌ی سینتیک فرآیند……………………………………………………………………………………………………………….137

3-13. بررسی عملکرد فوتوکاتالیست Pcat(29) درگوگردزدایی نمونه‌ی واقعی……………………………………….140

   فصل چهارم: نتایج

4-1. سنتز و مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX ……………………………………………………………………………..143

4-1-1. تأثیر پارامترهای مختلف در سنتز زئولیت NaX ………………………………………………………………………….143

4-1-2. تفسیر نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX…………………………………………………145

4-2. تفسیر و تجزیه، تحلیل نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها……………………………………….148

4-2-1. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(1)……………………………………………………………..148

4-2-2. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(2)…………………………………………………………….149

4-2-3. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(3)…………………………………………………………….150

4-2-4. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(5)…………………………………………………………….152

4-2-5. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(12)………………………………………………………….153

4-2-6. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(14)………………………………………………………….154

4-2-7. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(16)………………………………………………………….155

4-2-8. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(19)………………………………………………………….157

4-2-9. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(23)………………………………………………………….159

4-2-10. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(24)……………………………………………………….161

4-2-11. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(25)………………………………………………………..162

4-2-12. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(26)………………………………………………………..163

4-2-13. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………..166

4-3. تفسیر نتایج حاصل از اندازه‌گیری Band-gap…………………………………………………………………………………172

4-4. درصد تبدیل…………………………………………………………………………………………………………………….173

4-5. بررسی تاثیر پارامترهای مؤثر در بازده فرآیند گوگردزدایی اکسایشی فوتوکاتالیستی……………………173

4-6. تفسیر نتایج سایرآزمایشات فوتوراکتوری گوگردزدایی…………………………………………………………………….188

4-6-1. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (الف)……………………………………188

4-6-2. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ج)………………………………………191

4-6-3. مقایسه‌ی میان کل فوتوکاتالیست‌های Loading در گوگردزدایی……………………………………………..193

4-6-4. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (د)……………………………………….193

4-6-5. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ه)……………………………………….195

4-6-6. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ت)……………………………………..199

4-7. تعیین نوع فرآیند به کار گرفته شده در این تحقیق جهت گوگردزدایی………………………………………..203

4-8. محاسبه‌ی ممان دوقطبی به روش تئوری شیمی کوانتومی……………………………………………………………204

4-9. آنالیز خوراک و محصولات……………………………………………………………………………………………………………….205

4-9-1. چگونگی تفسیر نتایج کمی به دست آمده از دستگاه GC-MS………………………………………………..205

4-9-2. چگونگی تفسیر نتایج کیفی حاصل از آنالیز GC-MS……………………………………………………………….206

4-10. مطالعات سینتیکی واکنش……………………………………………………………………………………………………………210

4-10-1. بررسی تطابق با مدل‌های سینتیکی………………………………………………………………………………………..214

4-11. تفسیر نتایج آزمایش‌های گوگردزدایی نمونه واقعی گازوئیل………………………………………………………214

   فصل پنجم: بحث و پيشنهادات

5-1. نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………….218

5-2. پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………221

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….222

خلاصه انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………233

ضمایم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..235

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                 صفحه

جدول 1-1. انرژی فاصلۀ نواری مورد نیاز برای برانگیختگی نیمه هادی‌ها…………………………………………….9

جدول 2-1. ساختار مولکولی ترکیبات گوگردی و مکانیسم گوگردزدایی آن‌ها…………………………………….49

جدول 3-1. مشخصات اکسیدانت H2O2………………………………………………………………………………………………..60

جدول 3-2. مشخصات نانوفوتوکاتالیستTiO2 (P25)  مورد استفاده در آزمایش…………………………………61

جدول 3-3. لیست فوتوکاتالیست‌های سنتز شده جهت گوگردزدایی ترکیبات نفتی………………………………………63

جدول 3-4. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (الف)……………………………………..68

جدول 3-5. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (د)………………………………………..77

جدول 3-6. خواص فیزیکی- شیمیایی اجزای خوراک مورد استفاده……………………………………………………101

جدول 3-7. نتایج اندازه‌گیری گوگرد کل، با دستگاه Total Sulfur X-ray Analyzer………………………141

جدول 4-1. شرایط سنتز برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………..143

جدول 4-2. نتایج به دست آمده از آنالیز BET/BJH……………………………………………………………………………169

جدول 4-3. مقايسه‌ي نتايج حاصل از تغییر جرم كاتاليست در ميزان راندمان……………………………………174

جدول 4-4. تاثير درصدهاي وزني مختلف دوپه شده در ميزان راندمان………………………………………………176

جدول 4-5. مقايسه نتايج حاصل از تغيير مقدار اكسيدانت كمكي در ميزان راندمان…………………………178

جدول 4-6. مقايسه نتايج حاصل از تغيير مدت زمان تابش‌دهي در ميزان راندمان…………………………….180

جدول 4-7. مقايسه نتايج حاصل از نوع تابش نور در ميزان راندمان……………………………………………………182

جدول 4-8. مقایسه‌ی نتایج تغيير بازده با افزايش 10 برابري حجم خوراك اوليه………………………………184

جدول 4-9. مقایسه‌ی نتایج تغيير بازده با افزايش دو برابري حجم خوراك اوليه………………………………..185

جدول 4-10. ليست فوتوكاتاليست‌هاي سنتز شده با راندمان تخريب بالا……………………………………………187

جدول 4-11. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “الف” در گوگردزدايي……………………………………..189

جدول 4-12. ارتباط ميان ميزان TiO2(P25) بارگذاري شده با درصد كاهش DBT…………………………190

جدول 4-13. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ج” در گوگردزدايي……………………………………….192

جدول 4-14. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “د” در گوگردزدايي………………………………………..194

جدول 4-15. ارتباط ميان ميزان TiO2(P25) دوپه شده با درصد كاهش DBT………………………………..195

جدول 4-16. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي بخش (ه- I) در گوگردزدايي……………………………………196

جدول 4-17. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي بخش (ه- II) در گوگردزدايي………………………………….198

جدول 4-18. مقايسه كارايي فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ت” در گوگردزدايي……………………………………….199

جدول 4-19. راندمان گوگردزدايي در نتیجه‌ی فرآيند جذب سطحي در زئوليت……………………………….203

جدول 4-20. نتايج آزمايش‌هاي سينتيكي با كاتاليست (  Ni(%8)/TiO2/zeolite NaX)………………..210

جدول 4-21. نتايج نمودارهاي مربوط به معادلات سینتيكي……………………………………………………………….213

جدول 4-22. ثابت‌هاي مدل سینتيكي لاگرگرن…………………………………………………………………………………..213

جدول 4-23. ثابت‌هاي ‌مدل سینتيكي الوويچ………………………………………………………………………………………213

جدول 4-24. ثابت‌هاي مدل سینتيكي بلانچارد…………………………………………………………………………………..214

جدول 4-25. نتايج راندمان گوگردزدایي روي نمونه واقعی گازوئيل……………………………………………………215

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                                                 صفحه

نمودار 4-1. حلقه هیسترسیس تجربی………………………………………………………………………………………………….170

نمودار 4-2. نمودار حجم حفره بر حسب قطر حفره……………………………………………………………………………..171

نمودار 4-3. منحني روند تغيير بازده با تغيير مقدار جرم كاتاليست…………………………………………………….174

نمودار 4-4. روند تغيير بازده با تغيير ميزان دوپانت……………………………………………………………………………..176

نمودار 4-5. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی مقادیر متفاوت دوپانت……………………………………………177

نمودار 4-6. منحني روند تغيير بازده با تغيير مقدار اکسیدانت H2O2………………………………………………….178

نمودار 4-7. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی تغيير مقدار اکسیدانت H2O2…………………………………178

نمودار 4-8. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغيير مدت زمان تابش‌دهي……………………………………….180

نمودار 4-9. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغيير نوع تابش نور…………………………………………………….182

نمودار 4-10. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه افزايش حجم خوراك اولیه………………………………………184

نمودار 4-11. مقايسه‌ی‌ میزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (الف)………………………………………….189

نمودار 4-12. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (الف)……………………..191

نمودار 4-13. مقايسه میزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (ج)………………………………………………..192

نمودار 4-14. مقايسه میزان راندمان بين كل فوتوكاتاليست‌هاي Loading………………………………………..193

نمودار 4-15. مقايسه میزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (د)…………………………………………………194

نمودار 4-16. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (د)…………………………195

نمودار 4-17. مقايسه میزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه “ه”………………………………………………..199

نمودار 4-18. مقايسه میزان راندمان بين فوتوكاتاليست‌هاي گروه (ت)………………………………………………200

نمودار 4-19. مقايسه میزان راندمان با کاتالیست‌های  Dopping دو و سه جزئي………………………………201

نمودار 4-20. مقايسه ميزان راندمان گوگردزدايي اكسايشي، ميان كل فوتوكاتاليست‌‌ها……………………..202

نمودار 4-21. نمودار نتایج qt بر حسب t……………………………………………………………………………………………….211

نمودار 4-22. نمودار نتایج مدل سینتیکی لاگرگرن (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………211

نمودار 4-23. نمودار نتایج مدل سینتیکی الوویچ (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………….212

نمودار 4-24. نمودار نتایج مدل سینتیکی بلانچارد (سینتیک شبه مرتبه‌ی‌ دوم)……………………………212

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                 صفحه

شکل 1-1. مقايسه انرژي فعالسازي همراه/بدون كاتاليزور………………………………………………………………………6

شکل 1-2. ساختار نیمه رسانا………………………………………………………………………………………………………………….8
شکل 1-3. افزایش شکاف انرژی در راستای کاهش تعداد ذرات…………………………………………………………….11

شکل 1-4. شماتيک فرآيند فوتوکاتاليستي……………………………………………………………………………………………..13

شکل 1-5. تراز انرژی فلز………………………………………………………………………………………………………………………….16

شکل 1-6. توزیع اندازه حفره‌‌ها در جاذب‌های مختلف……………………………………………………………………………22

شکل 1-7. شماتیک دستگاه آزمایشگاهی برای واکنش‌های هیدروکراکینگ کاتالیستی……………………….39

شکل 2-1. اثر میزان گوگرد در سوخت دیزل روی ذرات معلق خروجی موتورهای دیزلی…………………….43

شکل 2-2. اثر میزان گوگرد بر تبدیل اکسیدهای نیتروژن……………………………………………………………………..44

شکل 2-3. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های مورد استفاده در صنایع حمل و نقل…………………….47

شکل 2-4. فرآیندهای متفاوت گوگردزدایی……………………………………………………………………………………………47

شکل 2-5. شمایی از فرآیند HDS………………………………………………………………………………………………………….48

شکل 2-6. انواع ترکیبات گوگردی و سرعت واکنش HDS آن‌ها را برحسب نقطه جوش…………………….50

شکل 3-1. تصویر SEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61

شکل 3-2. تصویر TEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61

شکل 3-3. دیفراکتوگرام XRD نانوزئولیت فوجاسیت NaX با درجه کریستالیته‌ی بالا………………………..64

شکل 3-4. تصویر SEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65

شکل 3-5. تصویر TEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65

شکل 3-6. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(1)…………………………………………………………………69

شکل 3-7. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(1)………………………………………………………………………………69

شکل 3-8. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(2)…………………………………………………………………70

شکل 3-9. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(2)………………………………………………………………………………70

شکل 3-10. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(3)………………………………………………………………71

شکل 3-11. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(3)……………………………………………………………………………71

شکل 3-12. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(5)………………………………………………………………72

شکل 3-13. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-الف)………………………………………………….73

شکل 3-14. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ب)……………………………………………………74

شکل 3-15. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ج)…………………………………………………….76

شکل 3-16. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(12)……………………………………………………………78

شکل 3-17. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(12)…………………………………………………………………………78

شکل 3-18. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(14)……………………………………………………………79

شکل 3-19. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-د)…………………………………………………….80

شکل 3-20. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………82

شکل 3-21. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………………….82

شکل 3-22. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………84

شکل 3-23. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(19)………………………………………………………………………84

شکل 3-24. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (I) (3-3-3-ه)……………………………………………….86

شکل 3-25 . دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(23)…………………………………………………………..88

شکل 3-26. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………………….88

شکل 3-27. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (II) (3-3-3-ه)………………………………………………89

شکل 3-28. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(24)……………………………………………………………90

شکل 3-29. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست بخش (III) (3-3-3-ه)……………………………………………………90

شکل 3-30. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(25)……………………………………………………………91

شکل 3-31. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………92

شکل 3-32. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(26)………………………………………………………………………93

شکل 3-33. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (IV) (3-3-3-ه)…………………………………………….93

شکل 3-34. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ت)…………………………………………………….96

شکل 3-35. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………97

شکل 3-36. نتایج FESEM برای فوتوکاتالیست Pcat(29) پس از کلسیناسیون………………………………….97

شکل 3-37. نتایج EDXA برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………………..98

شکل 3-38. نتایج BET/BJH  برای فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………………98

شکل 3-39. طیف جذبی نانوذرات TiO2 و Pcat (29) دیسپرس شده در رزین اپوکسی………………………100

شکل 3-40. نماهایی از راکتور فوتوشیمیایی طراحی شده جهت فرآیند گوگردزدایی…………………………..101

شکل 3-41. شمایی از دستگاه GC-MS………………………………………………………………………………………………..105

شکل 3-42. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10……………………………………………106

شکل 3-43. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50……………………………………………106

شکل 3-44. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100…………………………………………107

شکل 3-45. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200…………………………………………107

شکل 3-46. منحنی کالیبراسیون دستگاه  GC-MS……………………………………………………………………………..108

شکل 3-47. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (4-الف)…………………………………………………………….110

شکل 3-48. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (11-ب)……………………………………………………………112

شکل 3-49. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (15-ج)…………………………………………………………….114

شکل 3-50. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (18-د)……………………………………………………………..115

شکل 3-51. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (23-د)……………………………………………………………..117

شکل 3-52. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (26-د)……………………………………………………………..118

شکل 3-53. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (38-د)……………………………………………………………..122

شکل 3-54. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (40-د)……………………………………………………………..123

شکل 3-55. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (42-د)……………………………………………………………..124

شکل 3-56. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (48-ه)………………………………………………………………126

شکل 3-57. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (51-ه)……………………………………………………………..127

شکل 3-58. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (53-ه)……………………………………………………………..128

شکل 3-59. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (54-ه)……………………………………………………………..129

شکل 3-60. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (55-ه)……………………………………………………………..130

شکل 3-61. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (57-ه)………………………………………………………………131

شکل 3-62. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (61-ه)………………………………………………………………132

شکل 3-63. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (62-ه)………………………………………………………………133

شکل 3-64. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (63-ه)………………………………………………………………134

شکل 3-65. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (66-ز)………………………………………………………………135

شکل 3-66. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (I)……………………………………………..136

شکل 3-67. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (II)……………………………………………137

شکل 4-1. تصاویر SEM برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………….144

شکل 4-2. دیفراکتوگرام XRD  نانوزئولیت NaX به همراه اندیس‌‌های میلر هر پیک…………………………145

شکل 4-3. تصویر SEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX  با بزرگ‌نمایی (nm) 500………………………..147

شکل 4-4. تصویر TEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX………………………………………………………………147

شکل 4-5. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(1) به همراه اندیس‌های میلر………………………………148

شکل 4-6. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(2) به همراه اندیس‌های میلر………………………………150

شکل 4-7. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(3) به همراه اندیس‌های میلر………………………………151

شکل 4-8. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(5) به همراه اندیس‌های میلر………………………………152

شکل 4-9. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(12) به همراه اندیس‌های میلر…………………………….153

شکل 4-10. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(14) به همراه اندیس‌های میلر………………………….154

شکل 4-11. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(16) به همراه اندیس‌های میلر………………………….155

شکل 4-12. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………….156

شکل 4-13. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ایکس نانوذرات Pcat(16)………………………………………….157

شکل 4-14. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(19) به همراه اندیس‌های میلر………………………….158

شکل 4-15. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………….159

شکل 4-16. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(23) به همراه اندیس‌های میلر………………………….160

شکل 4-17. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………….161

شکل 4-18. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(24) به همراه اندیس‌های میلر………………………….162

شکل 4-19. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(25) به همراه اندیس‌های میلر………………………….163

شکل 4-20. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(26) به همراه اندیس‌های میلر………………………….164

شکل 4-21. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………….165

شکل 4-22. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ایکس نانوذرات Pcat(26)………………………………………….166

شکل 4-23. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(29) به همراه اندیس‌های میلر………………………….167

شکل 4-24. تصویر FESEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………….168

شکل 4-25. طيف سنجي پاشندگي انرژي اشعه ایکس نانوذرات Pcat(29)………………………………………….169

شکل 4-26. شکل واقعی حلقه‌ی هیسترسیس نوع (D) و شکل شماتیک حفره‌ها……………………………….171

شکل 4-27. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی قبل از فرآیند گوگردزدایی………………………………………205

شکل 4-28. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی بعد از فرآیند گوگردزدایی……………………………………….206

شکل 4-29. کروماتوگرام حاصل از آنالیز GC-MS، مربوط به نمونه بعد از گوگردزدایی……………………..207

شکل 4-30. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..207

شکل 4-31. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208

شکل 4-32. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208

شکل 4-33. محصول تولید شده در نتیجه‌ی فرآیند تخریب فوتوکاتالیستی………………………………………..210

خلاصه فارسي

مطابق استانداردهاي جهاني، گوگرد موجود در سوخت‌هاي مورد استفاده در صنعت حمل و نقل به عنوان يكي از مهمترين صنايع آلايندگي بايد حدود ppmw10 كاهش يابد و اين در حالي است كه بسياري از پالايشگاه‌هاي دنيا، سوخت‌هايي با ميزان گوگرد بيش از ppmw1000 توليد مي‌كنند. يكي از روش‌هاي نوين و مقرون
به صرفه كاهش گوگرد از بين تمامي روش‌هاي موجود روش‌هاي اكسيداسيون فوتوكاتاليستي مي‌باشد.

در تحقيق حاضر، ‌30 نانوفوتوكاتاليست متفاوت با نسبت‌هاي بارگذاري و دوپينگ و همچنين با مقادير درصد وزني متفاوت از فلزهاي كروم، نقره، سريم‌، مس و نيكل دوپه شده، طراحي،‌ ساخته و با بهره گرفتن از تكنيك‌هاي مشخصه‌يابي XRD، XRF، FESEM، EDXA، TEM و BET/BJH مورد بررسي قرار گرفتند. پايه‌ي زئوليتي به كار رفته در ساخت اكثر فوتوكاتاليست‌ها، نانوزئوليت فوجاسيت NaX مي‌باشد كه به روش هيدروترمال سنتز شده است.

از بين تمام نانوفوتوكاتاليست‌هاي مورد استفاده در اين پروژه، فوتوكاتاليست با تركيب درصد 8% وزني نيكل دوپه شده در تيتانيوم دي اكسيد بر پايه‌ي نانوزئوليت NaX، تهيه شده به روش سل-ژل،‌ با ساختار كريستالي تتراگونال، به عنوان كاتاليست منتخب در فرآيند گوگردزدايي اكسايشي مدنظر در اين تحقيق تعيين گرديد. ميزان راندمان در آزمايش بهينه توسط كاتاليست مذكور و تحت تابش نور مرئي، 99/99% به دست آمد.

ميانگين سايز نانوذرات به دست آمده از روش دباي-شرر 95/50 نانومتر محاسبه گرديد كه در توافق خوبي با نتايج ميكروسكوپ الكتروني (36/50 نانومتر) مي باشد. ميزان كريستاليته‌ي اين كاتاليست طبق روش WAXS بالاي 95% و ميزان توزيع ذرات نيكل در سطح كاتاليست به صورت ميانگين 43/8% به دست آمد.

در آ‌زمايشات راكتوري گوگردزدايي فوتوكاتاليستي سوخت ديزل مدل كه شامل تركيب مقاوم دي بنزوتيوفن در حلال دكان (با ميزان ppmw100گوگرد) مي‌باشد،‌ در شرايط علمياتي ملايم و بدون حضور هيدروژن انجام و تأثير پارامترهاي عملياتي نظير جرم كاتاليست، مقدار اكسيدانت، نوع و ميزان تابش نور، ميزان دوپانت و نوع كاتاليست بر بازده فرآيند، مورد بررسي قرار گرفت. اندازه‌گيري غلظت‌هاي اوليه و نهايي گوگرد و نيز تعيين محصولات حاصل از تخريب، ‌توسط دستگاه كروماتوگرافي گازي-طيف سنجي جرمي (GC-MS) انجام شده است.

مدل‌هاي سينتيكي شبه مرتبه‌ي اول لاگرگرن و الوويچ و مدل شبه مرتبه‌ي دوم بلانچارد براي واكنش تخريب فوتوكاتاليستي گوگرد در فوتوراكتور طراحي شده با سيستم ناپيوسته،‌ مورد مطالعه قرار گرفت و درجه واكنش و ثابت سرعت تعيين شد. با توجه به بالاترين ضريب هم‌بستگي مشخص گرديد سينتيك واكنش از مدل شبه مرتبه‌ي اول پيروي و ثابت سرعت به دست آمده برابر با   048/0 مي‌باشد.

يك نمونه گازوئيل نيز در شرايط بهينه مورد آزمايش قرار گرفت نتايج حاكي از كارايي تكنيك گوگردزدايي روي نمونه‌ي واقعي مي‌باشد.

واژه‌هاي كليدي: فوتوكاتاليست، تیتانيوم‌دي‌اكسيد، نيكل، نانوزئوليت، گوگردزدايي،‌ ديزل،‌ دي‌بنزوتيوفن،

فصل اول

کلیات

1-1. نانو :

پسوند نانو به معنای یک میلیاردم (9-10) است. بنابراین فناوری‌ها و علوم نانو در حوزه‌هایی کار می‌کنند که ابعاد آنها در محدوده‌ی نانومتر می‌باشد.

1-1-1. 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 : 254

قیمت :14700 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.

:        ****       serderehi@gmail.com

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.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :