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


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. آنالیز میکروسکوپ الکترونی………………………………………………………………………………………………………18

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

1-14-3. آنالیز 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 استفاده 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: مروری 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 استفاده 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 پیشنهادات

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

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

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

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

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

برای دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید