Loading...

Synthesis and Evaluation of Modified Zeolites for Separation of Acidic Gases

Najafi, Amir Mohammad | 2023

77 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 56148 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Khorasheh, Farhad; Soltanali, Saeed; Ghasabzadeh, Hamid
  7. Abstract:
  8. The adsorption equilibria of carbon dioxide, methane, and nitrogen on pelletized cation-exchanged faujasite zeolite (with alkali, alkaline earth, and transition metal ions) have been investigated by a volumetric apparatus. The standard instrumental analytical techniques, including X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and atomic absorption spectroscopy (AAS) were utilized to characterize binder-free modified zeolites. The EDX spectra and AAS results revealed that the ion-exchange was successfully achieved with expected tendencies. The results indicate that the type of cation present in the zeolite framework can notably affect the adsorption capacity. The obtained isotherms were determined by three isotherm model and Sips model was found to show the best agreement with the experimental isotherm data for all gases. The CO2 uptakes of KX, MgX and CaX were reached 4.13, 4.79, and 5.48 mmol/g, respectively. The effective binary and kinetic selectivity of CO2/CH4 and CO2/N2 were also calculated. Among all samples, KX showed the highest CO2/CH4 and CO2/N2 selectivity of 54.46 and 91.62, respectively. Pseudo-first-, pseudo-second-order, and Avrami kinetic models were fitted to the experimental kinetic data to analyze the adsorption kinetics. Finally, the macropore diffusion coefficient (D_p) and microporous diffusional time constant (D_c⁄(r_c^2 )) were estimated by correlating the micropore-macropore kinetic model with the experimental fractional uptake curves. Among the ion-exchanged zeolite samples, the K+ form exhibits suitable performance in terms of kinetic behavior and adsorption capacity
  9. Keywords:
  10. Carbon Dioxide Absorption ; Ion Exchange ; Kinetic Model ; Diffusion Coefficient ; Gases Separation ; Faujasite Zeolite

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست علائم
  • مقدمه و اهمیت موضوع
    • 1-1 مقدمه
    • 2-1 اهمیت موضوع
    • 3-1 اهداف پژوهش
    • 4-1 ساختار پژوهش
  • مروری بر ادبیات تحقیق
    • 1-2 مقدمه
    • 2-2 روش های جداسازی CO2
      • 1-2-2 تقطیر برودتی
      • 2-2-2 غشا
      • 3-2-2 جداسازی با حلال های شیمیایی
      • 4-2-2 جذب سطحی
        • 2-2-4-1 انواع جذب سطحی
        • 2-2-4-2 سایز حفرات
    • 3-2 جاذب های رایج در خالص سازی گاز طبیعی
      • 1-3-2 کربن فعال
      • 2-3-2 چارچوب های فلز آلی
      • 3-3-2 جاذب های تیتانیم سیلیکاتی
      • 4-3-2 زئولیت ها
        • 2-3-4-1 ساختار زئولیت
        • 2-4-3-2 سلول واحد
    • 4-2 اصلاح زئولیت
    • 5-2 تعادل جذب
      • 1-5-2 ایزوترم لانگمیر
      • 2-5-2 ایزوترم هنری
      • 3-5-2 ایزوترم فروندلیش
      • 4-5-2 ایزوترم BET
      • 5-5-2 ایزوترم سیپس
    • 6-2 تقسیم بندی نمودارهای ایزوترم
    • 7-2 سینتیک جذب
      • 1-7-2 مدل شبه مرتبه اول
      • 2-7-2 مدل شبه مرتبه دوم
      • 3-7-2 مدل آورامی
      • 4-7-2 مدل بنگهام
      • 5-7-2 مدل سینتیکی نفوذ بین ذره ای
      • 6-7-2 مدل سینتیکی مرتبه کسری
    • 8-2 گزینش پذیری
      • 1-8-2 گزینش پذیری تعادلی و سینتیکی
      • 2-8-2 نظریه محلول جذب شده ایده آل
    • 9-2 خلاصه فصل
  • بخش تجربی
    • 1-3 مقدمه
    • 2-3 مواد شیمیایی به‌کاررفته در کار تحقیقاتی حاضر
    • 3-3 تجهیزات آزمایشگاهی ساخت کاتالیست
    • 4-3 سنتز و اصلاح زئولیت ها
      • 1-4-3 سنتز زئولیت X13
      • 2-4-3 سنتز زئولیت NaY
      • 3-4-3 اصلاح زئولیت ها
    • 3-5 شرح دستگاه
      • 1-5-3 مراحل آماده سازی
      • 3-5-2 مراحل احیا
      • 3-5-3 مراحل تست
    • 6-3 محاسبات داده های تعادلی
      • 1-6-3 محاسبات ایزوترم جذب
      • 2-6-3 محاسبات داده های سینتیکی
    • 7-3 تعیین مشخصات و ارزيابي زئولیت های اصلاح شده
      • 1-7-3 آنالیز XRD
      • 2-7-3 آنالیز FESEM
      • 3-7-3 آنالیز EDX
      • 4-7-3 آنالیز AAS
  • مدل ایزوترم های تعادلی و مدل سازی سینتیکی
    • 1-4 مقدمه
    • 2-4 ایزوترم های تعادلی
    • 3-4 گزینش پذیری
    • 4-4 سینتیک جذب
    • 5-4 مدل سینتیکی میکروحفرات - ماکرو حفرات
  • بحث و نتایج
    • 1-5 مقدمه
    • 2-5 تعیین مشخصات زئولیت های مادر و نمونه های اصلاح شده
      • 1-2-5 آنالیز XRD
      • 2-2-5 آنالیز FESEM
      • 3-2-5 آنالیز EDX
      • 4-2-5 آنالیز AAS
    • 3-5 نتایج حاصل از دستگاه جذب
    • 4-5 ارزیابی عملکرد جاذب های اصلاح شده
      • 1-4-5- ایزوترم های تعادلی جذب
      • 2-4-5- گزینش پذیری
      • 3-4-5- سینتیک جذب
      • 4-4-5- مدل سینتیکی میکروحفرات - ماکرو حفرات
  • نتیجه گیری و پیشنهادها
    • 1-6 نتیجه گيري
    • 6-2 پيشنهادها
  • منابع
...see more