ساخت نانوکامپوزیت مزوپروس اکسید روی/گاما آلومینا با استفاده از روش فاز مایع و بررسی اثرات ساختاری جذب سولفید هیدروژن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، نانو جاذب کامپوزیتی γ-Al2O3 /ZnO برای حذف سولفید هیدروژن، سنتز و مشخصه‌یابی شد. در ابتدا پایه گاما آلومینا با استفاده از روش ‌رسوبی با آمونیوم کربنات سنتز شده و سپس اکسید روی با روش تلقیح بر روی پایه نشانده شد. حذف گاز سولفید هیدروژن با استفاده از جاذب‌های سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی ساختاری جاذب سنتز شده و چگونگی فرایند جذب در قبل و بعد از فرایند جذب، آنالیزهای XRD،BET، FTIR، FE-SEM و EDS انجام گردید. در تعیین سطح ویژه با استفاده از آنالیز BET، نتایج نشان داد که جاذب سنتز شده دارای مساحت سطح ویژه 320 متر مربع بر هر گرم از جاذب است. تصاویر FE-SEM نشان داد که میانگین اندازه ذرات نانوکامپوزیت درحدود 7 نانومتر است. جریان گازی حاوی  ppm200 از سولفید هیدروژن در تعادل با نیتروژن وارد ستون جذب شده و عمل جذب انجام گرفت. آزمایش‌های تعیین ظرفیت جذب جاذب در حذف سولفید هیدروژن انجام شد و طبق نتایج به دست آمده میزان جذب سولفید هیدروژن بر روی جاذب سنتز شده در شرایط بهینه برابر با 43/150 میلی­گرم به ازای یک گرم از جاذب بود. تغییر مورفولوژی جاذب کامپوزیتی در قبل و بعد از جذب و همچنین فازهای موجود در آنالیز XRD نشان‌ دادکه جذب توسط کامپوزیت با تغییر شیمیایی همراه بوده و جذب بصورت شیمیایی است. همچنین فازهای موجود در آنالیز XRD نشان داد که حذف سولفید هیدروژن توسط گاما آلومینا بصورت جذب فیزیکی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesize and Characterization of ZnO/-Al2O3 Nanocomposite using Liquid Phase Method and Investigation of H2S Sorption

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Mahboobi 1
  • Mohsen Mehdipour Ghazi 1
  • sayyed mahdi latifi 2
  • mohammad abedi 2
1 Faculty of Chemical Engineering, Oil and Gas, Semnan University, Semnan, Iran
2 Iranian Scientific and Industrial Research Organization, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this investigation, the ZnO/g-Al2O3 Nanocomposite synthesized and characterized for removal and sorption of hydrogen sulphide. Firstly, gamma alumina support was synthesized using precipitation method with ammonium carbonate and then, zinc oxide was impregnated on support. The nanocomposite were extensively characterized before and after sorption process in order to determine the structural effects with XRD, BET, FT-IR, FE-SEM and EDS analysis. The BET result was shown that the 320 square meters specific area per grams of absorber. Also, FE-SEM images showed that the mean size of powders was about 7 nm. Gas flow of 200 ppm hydrogen sulphide in equilibrium with nitrogen inter to adsorption column and sorption process was done. At optimum condition of adsorption operational parameters, the adsorption capacity was 150.43 mg per gram of absorber. The variation of composite morphology and also XRD phases at before and after sorption showed that this sorption is chemically sorption. Also, the XRD phases in gamma alumina showed that the hydrogen sulphide removal was physically sorption.

[1] M. A. Al-Daous, S. A. Ali, Fuel, 97 (2012) 662.

[2] Y. Elsayed, M. Seredych, A. Dallas, T. J. Bandosz, Chemical Engineering Journal, 155, (2009) 594.

[3] X. Zhang, G. Dou, Z. Wang, L. Li, Y. Wang, H. Wang and et al., Journal of hazardous materials, 260 ( 2013) 104.

[4] Z. H. Huang, G. Liu, F. Kang, ACS applied materials & interfaces, 4 ( 2012) 4942.

[5] J. Shangguan, Y. Zhao, H. Fan, L. Liang, F. Shen, M. Miao, Fuel, 108 ( 2013) 80.

[6] J. P. Wakker, A. W. Gerritsen, J. A. Moulijn, Industrial & Engineering Chemistry Research, 32 (1993) 139.

[7] F. Yaripour, Z. Shariatinia, S. Sahebdelfar, Fuel Processing Technology, 139 2015 40.

[8] M. Mureddu, I. Ferino, A. Musinu, A. Ardu, and et al., Journal of Materials Chemistry A, 2 (2014), 19396.

[9] H. Tajizadegan, M. Rashidzadeh, M. Jafari, R. Ebrahimi-Kahrizsangi, Chinese Chemical Letters, 24 (2013) 167.

[10] O. Karvan, H. Atakül, Fuel Processing Technology, 89 (2008) 908.

[11] A. Srivastav, V. C. Srivastava, 170 ( 2009) 1133.

[12] P. P. Dhage, Promoted ZnO Sorbents for Wide Temperature Range H2S/COS Removal for Applications in Fuel Cells, Auburn University, 2011, phd thesis.

[13] G. Liu, Z.H. Huang, Journal of hazardous materials, 215 ( 2012) 166.

[14] H. Yang, D. R. Cahela, B. J. Tatarchuk, Chemical Engineering Science, 63 (2008) 2707.

[15] R. Hong, J. Li, L. Chen, D. Liu, and et al., Powder Technology, 189 ( 2009) 426.

[16] O. Mabayoje, M. Seredych, T. J. Bandosz, ACS applied materials & interfaces, 4 (2012), 3316.

[17] S. Fessi, A. Mamede, A. Ghorbel, A. Rives, Catalysis Communications, 27 (2012) 109.

[18] F. Li, J. Wei, Y. Yang, G. H. Yang, T. Lei, Applied Mechanics and Materials, 475 (2014) 1329.

[19] X. Wang, T. Sun, J. Yang, L. Zhao, J. Jia, Chemical Engineering Journal, 142 (2008) 48.

[20] Y. J. Lee, N.-K. Park, G. B. Han, and etal., Current Applied Physics,  8 (2008) 746.

[21] J. Lee, H. Yoon, U. Chae, H. Park, and et al., Journal- Korean Institute of Chemical Engineering, 43 (2005) 503.

[22] H. J. Youn, J. W. Jang, I. T. Kim, K. S. Hong, Journal of colloid and interface science, 211 (1999) 110.

[23] J. Li, Y. Pan, C. Xiang, Q. Ge, J. Guo, Ceramics International, 32 (2006) 587.

[24] Y. K. Park, E. H. Tadd, M. Zubris, R. Tannenbaum, Materials Research Bulletin, 40 (2005) 1506.

[25] Y. Rozita, R. Brydson, A. J. Scott, Journal of Physics: Conference Series, 241 (2010) 012096.

[26] S. Lan, N. Guo, L. Liu, X. Wu, L. Li, S. Gan, Applied Surface Science, 283 (2013) pp. 1032.

[27] A. L. Delgado, L. Fillali, J. A. Jiménez, S. L. Andrés, Journal of sol-gel science and technology, 64 (2012) 162.

[28] A. Srivastav, V. C. Srivastava, Journal of hazardous materials, 170 (2009) 1133.

[29] S. Wang, X. Li, S. Wang, Y. Li, Y. Zhai, Materials Letters, 62 (2008) 3552.

[30] D. Montes, E. Tocuyo, E. González, and et.al., Microporous and Mesoporous Materials, 168 (2013) 111.

[33] F. Z. Karizi, V. Safarifard, S. K. Khani, A. Morsali, Ultrasonics Sonochemistry, 23 (2015) 238.

[34] M.A. Mousa, W.A.A. Bayoumy, M. Khairy, Materials Research Bulletin, 48 (2013) 4576.

[35] F. Laatar, M. Hassen, C. Amri, Journal of Luminescence, 178 (2016) 13.

[36] C. Liewhiran, S. Seraphin, and S. Phanichphant,  Current Applied Physics, 6 (2006) 499.

[37] I. I. Novochinskii, C. Song, X. Ma, and et. al., Energy & Fuels, 18 (2004) 576.

[38] R. Habibi, A. M. Rashidi, J. T. Daryan, Applied surface science, 257 (2010) 434.

[39] C.R. Apesteguía, S.M. Trevizán, T.F. Garetto, and et al., Reaction Kinetics and Catalysis Letters 20 (1982) 1.