بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه کربن فعال از سبوس برنج به عنوان یک پیش ماده ی ارزان ساخته شد و میزان جذب سطحی گازهای آلاینده ای همچون متان و کربن اکسید روی این جاذب با به کارگیری روش حجم سنجی در محدوده دمای 288-308 کلوین و تا فشار 40 بار مورد آزمایش قرارگرفت و داده های آزمایشگاهی با ایزوترم های فرندلیچ و لانگمویر منطبق شده اند. جهت ساخت کربن فعال از عامل فعال ساز ZnCl2 استفاده شد و همچنین پیرولیز آن در دمای 700 درجه سانتی گراد انجام گرفت. برخی نتایج به دست آمده حاکی از آن است که سبوس برنج پیش ماده مناسبی جهت تولید کربن فعال به منظور جداسازی گاز است.
واژههای کلیدی:کربن فعال ، سبوس برنج ، جذب سطحی ،عامل فعال ساز ، ایزوترم جذب.
-1 مقدمه :
جداسازی و خالص سازی مخلوط گاز ها ، یک واحد مهم در صنعت شیمی و پترو شیمی است . جداسازی موادقبل از ورود به یک واحدتولیدی و همچنین خالصسازی محصولات تولید شده درانتهای یک فرایند، تنهانمونه ای ازکاربرد وسیع فرایندهای جداسازی درصنایع میباشند.امروزه افزایش تقاضا برای محصولات با خلوص بالاتر، اهمیت فرایندهای جداسازی را بارزتر کردهاست ثابت شده است که جذب گازها به عنوان یک روش تصفیه فیزیکی ، در فرایندی که شامل جداسازی و خالص سازی است، موثر خواهد بود - . - 1592 :2010Mohamedدر میان فرایندهای جداسازی، جذب سطحی کاربردهای فراوانی در محدوده وسیعی از صنایع شیمیایی تا صنایع فرایندی بزرگ دارد و در چند دهه اخیر گسترش کاربردهای این فرایند به خصوص در فرایندهای نفت، گاز، آب و... همراه با کاهش قابل ملاحظهای در هزینههای عملیاتی بوده است - دبلیو. - 1368 همچنین آلودگیهای زیست محیطی به خصوص آلودگی هوا از جمله مسائل مهمی است که جهان با آن مواجه است.گرم شدن زمین دراثرانتشار گازهای گلخانهای از جمله دیاکسیدکربن - CO2 - ، متان - CH4 - ، کلروفلوئوروکربنها - CFCs - و اکسیدنیتروژن - N2O - جهان رادرآستانه یک فاجعه بزرگ انسانی وزیست محیطیقراردادهاست بنابراین تلاشهای بسیاری در سراسر جهان به منظور کنترل انتشار گازهای گلخانهای به ویژه CO2 و CH4 در حال انجام است - حسینی - 1390
در این میان در مرحله نخست ساخت جاذبهای مناسب از مواد ارزان قیمت و سپس ایجاد و بالا بردن ویژگیهای مناسب سطحی تاثیر به سزایی در توجیه عملکرد اقتصادی عملیات جذب سطحی به عهده دارد. از جاذب های متداولی به منظور جذب و جداسازی گازهابهره گرفته می شود از جمله زئولیتها، سیلیکاها، اکسیدهای فلزی، آلومینای فعال، ، کربنفعال، نانوفیبرهای کربنی، نانولولههای کربنی می توان اشاره کرد - . - 1890 :2000 Gomez در میان جاذبهای ذکر شده برای جذب و جداسازی گازها، کربن فعالبه علت خواص مطلوب برای جذب گاز امروزه مورد توجه بیشتری قرار گرفتهاند کربن فعال، کربنی به شکل میکرو حفرات بالا با مساحت سطح داخلی و تخلخل بالاست که به عنوان معمول ترین جاذب برای کنترل آلودگی هوا و تصفیه فاضلاب ، همچنین کاتالیست و نگهدارنده کاتالیست سودمند است .در سال های اخیر ، پژوهشگران بر روی ضایعات مختلف کشاورزی تمرکز کرده اند ، که برای تولید AC با ظرفیت جذب بالا ، استحکام مکانیکی قابل توجه و میزان خاکستر پایین استفاده می شود .نمونه ای از مواد رائد کشاورزی و گیاهی مورد استفاده عبارتند از پوست سخت نارگیل ، پوست بادام ، هسته زیتون ، هسته خرما ، پوست سخت گردو ، پوست فندق و پسته ، سبوس برنج ، تفاله نیشکر، تفاله انگور ،چوب ذرت ، پوست گیامانی همچون کاکا ئو ، قهوه ، سنجد و...
سبوس برنج شکلی ازجزء اصلی توده ی زیست محیطی کشاورزی است که از مواد آلی تشکیل شده است .فعال سازی سبوس برنج در جو بی اثر پودر کربنی با تخلخل بالا با مساحت سطح خیلی بالا تولید می کند .چون سبوس برنج ارزان قیمت است و به طور گسترده در دسترس است گزینه مناسبی برای آماده سازی کربن فعال است . تولید سالانه سبوس برنج دنیا ، در حدود 57 میلیون تن است که منجر می شود تقریبا 140 میلیون تن سبوس برنج به طور سالانه برای مصرف موجود باشد 96 درصد از آن در کشور های در حال توسعه تولید می شود سبوس برنج معمولا به عنوان یک منبع انرژی کم ارزش استفاده می شود ، ، در کشتزار ها سوخته می شود یا دور ریخته می شود که برای محیط نامساعد است عمل آوری و تغییر شکل سبوس برنج به کربن فعال با خواص جذب خوب ، مشکل دفع و مدیریت محصولات جانبی زائد را کم خواهد کرد . - 39 :2011 . Chen -
اساسا دوروش برای آماده سازی کربن فعال وجود دارد : فعال سازی شیمیایی و فعال سازی فیزیکی .فعال سازی فیزیکی که مستلزم کربونیزاسیونیک پیش ماده با استفاده از عامل فعال ساز گازی همچون بخار یا C02 است. فعال سازی شیمیایی ابتدا پیش ماده را با عامل فعال ساز شیمیایی همچون فسفریک اسید - - H3PO4 ، کلرید روی - ZnCl2 - هیدروکسید های الکالی - KOH و - NaOH مخلوط می کند و سپس آن را در یک جو بی اثر حرارت می دهد . یک مقایسه از فعال سازی شیمیایی با فعال سازی فیزیکی نشان می دهد که فعال سازی شیمیایی دمای واکنش کمتری نیاز دارد و آن بیش تر به نظر می رسد - Liou . - 700 :2009
-2 مواد و روش ها
-1-2 فرایند سنتزکربن فعال
2ماده خام مورد استفاده در این آزمایش ، سبوس برنج است . سبوس برنج با آب مقطر شسته می شود تا خاک و خاک رس آن حذف شود و سپس در هوا در دمای 373 کلوین به مدت 24 ساعت خشک می شود. ZnCl2 به عنوان عامل فعال ساز عمل می کنند و NaOH و HCL به عنوان عامل بازی و اسید عمل می کنند . فرایند آماده سازی کربن فعال از سبوس برنج می تواند به چهار مرحله تقسیم شود که به صورت زیر بیان شده است :
-1-2مرحله اول : باز شویی
مساحت سطح پایین تر در سبوس برنج به علت حجم بالای خاکستر است .این خاکستر به وسیله فرایند شستسوی پایه می تواند حذف شود به همبن منظور - - 700 :2009 Liou،سبوس برنج خشک با محلول 1NaOHمولار در یک ظرف شیشه ای در دمای 373 کلوین رفلاکس می شود . وقتی شستشوی پایه انجام شد ، سبوس برنج به طور مرتب با آب گرم مقطر شسته می شود تا عاری از باز شود و سپس در دمای 373 کلوین برای 24 ساعت خشک شود .طی این فرایند ،NaOH با سیلیکا طبق معادله - 1 - واکنش می دهد تا سدیم سیلیکا شکل گیرد Na2SiO3 . - Na2SiO3 - در آب محلول است و با آب شویی کافی حذف می شود - : - 700 :2009Liou
