بخشی از مقاله
چکیده: سولفورزدایی از ترکیبات نفتی به دلایل مضرات فراوان این عنصر مانند خوردگی لوله ها، تجهیزات در صنعت نفت و نیز تشکیل دی اکسید سولفور پس از سوختن این ترکیبات نفتی و در نتیجه باعث آلودگی هوا و باران های اسیدی که منجر به آسیب های زیست محیطی فراوانی می شود مورد مطالعات گسترده ای قرار گرفته است. در این پروژه نانو فوتوکاتالیست هیدروکسید دولایه ای مضاعف نیکل کبالت برای حذف دی بنزوتیوفن موجود در گازوئیل مورد بررسی قرار گرفت. مزیت خوبی که این نانو فوتو کاتالیست نسبت به بقیه کاتالیست ها دارد این است که نیازی به عوامل اکسنده و فعال کننده نداشت. مطالعات آزمایشگاهی ثابت کرد که این فوتوکاتالیست می تواند در دمای کم و مدت زمان مطلوبی راندمان حذف بالایی از خود نشان دهد. این کاتالیست با استفاده از روش هم رسوبی سنتز شد.
بخش تجربی
سنتزکاتالیست:
برای تهیه کاتالیست از نمک های کبالت نیترات 6 آبه و نیکل نیترات 6 آبه استفاده شد. به این صورت که /005 مول از نمک نیکل نیترات را درون یک بشر که حاوی 50 میلی لیتر آب مقطر است حل کرده سپس در بشر دیگر /01 مول از نمک کبالت نیترات را درون 50 میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم. سپس این دو محلول را در یک بشر بزرگ تر به هم اضافه می کنیم. برای تهیه پایه کاتالیست نیز یک گرم سود را درون یک بشر می ریزیم و به آن یک گرم سدیم کربنات اضافه می کنیم و به حجم 100 میلی لیتر می رسانیم.
بشری که حاوی نمک های نیکل و کبالت نیترات است را بر روی دستگاه همزن مغناطیسی قرار داده و سپس قطره قطره از محلول دیگر که حاوی سود و سدیم کربنات است را به آن اضافه می کنیم تا pH به 9 الی 10 برسد و می گذاریم که به مدت 3 ساعت هم بخورد. در مرحله بعدی کاتالیست را با استفاده از پمپ خلاء صاف کرده و درون آون خشک می کنیم. در نهایت کاتالیست را درون کوره با دمای 300 درجه به مدت 4 ساعت کلسینه می کنیم. دراین مرحله کاتالیست برای تست آماده می شود.
تست کاتالیست در مدل گازوئیل:
مدل گازوئیل را می توان با ریختن مقدار معینی از دی بنزو تیوفن در محلول n-Heptane ساخت. در این قسمت کاتالیست را درون راکتور کوارتزی حاوی نمونه گازوئیل با غلظت معین تحت نور مریی بر روی دستگاه همزن مغناطیسی قرار می دهیم. بعد از اتمام زمان واکنش جذب نمونه گازوئیل را با استفاده از دستگاه می خوانیم و با جذب اولیه مقایسه می کنیم. این مرحله را با پارامترهای متفاوتی مانند مقدار فوتوکاتالیست، دما، زمان و غلظت دی بنزوتیوفن بررسی می کنیم.
رسم نمودار کالیبراسیون:
برای اندازه گیری غلظت توسط دستگاه UV-Vis ما به نمودار کالیبراسیون و تعیین محدوده خطی برای مدل گازوئیل نیاز داریم. این نمودار را با استفاده از محلول های استاندارد از دی بنزوتیوفن رسم می کنیم. برای این کار محلول هایی با غلظت - 200 ppm 6/25 از دی بنزو تیوفن در دمای آزمایشگاه تهیه می کنیم. لاندای ماکزیمم مربوط به مدل گازوئیل را با قرار دادن مقداری از محلول دی بنزو تیوفن با غلظت معین در دستگاه اسپکتروفوتومتری و اسکن کردن آن در ناحیه 250- 350 نانومتر تعیین می کنیم. سپس جذب محلول های مورد نظر در لاندای ماکزیمم اندازه گیری می شود. نمودار کالیبراسیون بر اساس جذب بر غلظت دی بنزوتیوفن را رسم می کنیم. این نمودار در شکل - 2 - نشان داده شده است.
نتایج و بحث
چهار متغیر مقدار فوتوکاتالیست، غلظت دی بنزوتیوفن، دمای راکتور و مدت زمان نوردهی مورد بررسی قرار گرفت. این نتایج در جدول شماره - 1 - آورده شده است. طبق نتایج به دست آمده افزایش دمای راکتور موجب افزایش انرژی اکتیواسیون واکنش شده و می تواند گوگرد را راحت تر از دی بنزوتیوفن جدا کند. افزایش زمان نوردهی نیز می تواند شکسته شدن پیوندها و تولید رادیکال آزاد را تسهیل دهد. افزایش مقدار فوتوکاتالیست نیز باعث ایجاد فضای کافی برای حذف دی بنزوتیوفن می شود. با توجه به نتایج به دست آمده، نانو فوتوکاتالیست هیدروکسید دولایه ای مضاعف نیکل-کبالت، توانایی خوبی برای حذف دی بنزوتیوفن موجود در گازوئیل را از خود نشان می دهد. یعنی میتواند در کمترین مقدار و نیز در کمترین دما، بیشترین مقدار حذف دی بنزوتیوفن را برای ما انجام دهد.
