…………………………………………………………………………………………………………………………………………………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 بهره گرفتن 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. فرایندهای 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 فرایند…………………………………………………………………………………………………………….109
3-12. مطالعه‌ی سینتیک فرایند……………………………………………………………………………………………………………….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 فرایند 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 فرایند 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
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1. انرژی فاصلۀ نواری مورد نیاز برای برانگیختگی نیمه هادی‌ها…………………………………………….9
جدول 2-1. ساختار مولکولی ترکیبات گوگردی و مکانیسم گوگردزدایی آن ها…………………………………….49
جدول 3-1. مشخصات اکسیدانت H2O2………………………………………………………………………………………………..60
جدول 3-2. مشخصات نانوفوتوکاتالیستTiO2 (P25) مورد استفاده در آزمایش…………………………………61
جدول 3-3. لیست فوتوکاتالیست‌های سنتز شده جهت گوگردزدایی ترکیبات نفتی………………………………………63
جدول 3-4. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (الف)……………………………………..68
جدول 3-5. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (د)………………………………………..77
جدول 3-6. خواص فیزیکی- شیمیایی اجزای خوراک مورد استفاده……………………………………………………101
جدول 3-7. نتایج اندازه‌گیری گوگرد کل، با دستگاه Total Sulfur X-ray Analyzer………………………141
جدول 4-1. شرایط سنتز برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………..143
جدول 4-2. نتایج به دست آمده از آنالیز BET/BJH……………………………………………………………………………169
جدول 4-3. مقایسه‌ی نتایج حاصل از تغییر جرم كاتالیست در میزان راندمان……………………………………174
جدول 4-4. تاثیر درصدهای وزنی مختلف دوپه شده در میزان راندمان………………………………………………176
جدول 4-5. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مقدار اكسیدانت كمكی در میزان راندمان…………………………178
جدول 4-6. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مدت زمان تابش‌دهی در میزان راندمان…………………………….180
جدول 4-7. مقایسه نتایج حاصل از نوع تابش نور در میزان راندمان……………………………………………………182
جدول 4-8. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش 10 برابری حجم خوراك اولیه………………………………184
جدول 4-9. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش دو برابری حجم خوراك اولیه………………………………..185
جدول 4-10. لیست فوتوكاتالیست‌های سنتز شده با راندمان تخریب بالا……………………………………………187
جدول 4-11. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “الف” در گوگردزدایی……………………………………..189
جدول 4-12. ارتباط میان میزان TiO2(P25) بارگذاری شده با درصد كاهش DBT…………………………190
جدول 4-13. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “ج” در گوگردزدایی……………………………………….192
جدول 4-14. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “د” در گوگردزدایی………………………………………..194
جدول 4-15. ارتباط میان میزان TiO2(P25) دوپه شده با درصد كاهش DBT………………………………..195
جدول 4-16. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های بخش (ه- I) در گوگردزدایی……………………………………196
جدول 4-17. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های بخش (ه- II) در گوگردزدایی………………………………….198
جدول 4-18. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “ت” در گوگردزدایی……………………………………….199
جدول 4-19. راندمان گوگردزدایی در نتیجه‌ی فرایند جذب سطحی در زئولیت……………………………….203
جدول 4-20. نتایج آزمایش‌های سینتیكی با كاتالیست ( Ni(%8)/TiO2/zeolite NaX)………………..210
جدول 4-21. نتایج نمودارهای مربوط به معادلات سینتیكی……………………………………………………………….213
جدول 4-22. ثابت‌های مدل سینتیكی لاگرگرن…………………………………………………………………………………..213
جدول 4-23. ثابت‌های مدل سینتیكی الوویچ………………………………………………………………………………………213
جدول 4-24. ثابت‌های مدل سینتیكی بلانچارد…………………………………………………………………………………..214
جدول 4-25. نتایج راندمان گوگردزدایی روی نمونه واقعی گازوئیل……………………………………………………215
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 4-1. حلقه هیسترسیس تجربی………………………………………………………………………………………………….170
نمودار 4-2. نمودار حجم حفره بر حسب قطر حفره……………………………………………………………………………..171
نمودار 4-3. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار جرم كاتالیست…………………………………………………….174
نمودار 4-4. روند تغییر بازده با تغییر میزان دوپانت……………………………………………………………………………..176
نمودار 4-5. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی مقادیر متفاوت دوپانت……………………………………………177
نمودار 4-6. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار اکسیدانت H2O2………………………………………………….178
نمودار 4-7. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی تغییر مقدار اکسیدانت H2O2…………………………………178
نمودار 4-8. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر مدت زمان تابش‌دهی……………………………………….180
نمودار 4-9. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر نوع تابش نور…………………………………………………….182
نمودار 4-10. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه افزایش حجم خوراك اولیه………………………………………184
نمودار 4-11. مقایسه‌ی میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (الف)………………………………………….189
نمودار 4-12. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (الف)……………………..191
نمودار 4-13. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (ج)………………………………………………..192
نمودار 4-14. مقایسه میزان راندمان بین كل فوتوكاتالیست‌های Loading………………………………………..193
نمودار 4-15. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (د)…………………………………………………194
نمودار 4-16. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (د)…………………………195
نمودار 4-17. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه “ه”………………………………………………..199
نمودار 4-18. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (ت)………………………………………………200
نمودار 4-19. مقایسه میزان راندمان با کاتالیست‌های Dopping دو و سه جزئی………………………………201
نمودار 4-20. مقایسه میزان راندمان گوگردزدایی اكسایشی، میان كل فوتوكاتالیستها……………………..202
نمودار 4-21. نمودار نتایج qt بر حسب t……………………………………………………………………………………………….211
نمودار 4-22. نمودار نتایج مدل سینتیکی لاگرگرن (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………211
نمودار 4-23. نمودار نتایج مدل سینتیکی الوویچ (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………….212
نمودار 4-24. نمودار نتایج مدل سینتیکی بلانچارد (سینتیک شبه مرتبه‌ی دوم)……………………………212
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1. مقایسه انرژی فعالسازی همراه/بدون كاتالیزور………………………………………………………………………6
شکل 1-2. ساختار نیمه رسانا………………………………………………………………………………………………………………….8
شکل 1-3. افزایش شکاف انرژی در راستای کاهش تعداد ذرات…………………………………………………………….11
شکل 1-4. شماتیک فرایند فوتوکاتالیستی……………………………………………………………………………………………..13
شکل 1-5. تراز انرژی فلز………………………………………………………………………………………………………………………….16
شکل 1-6. توزیع اندازه حفرهها در جاذب‌های مختلف……………………………………………………………………………22
شکل 1-7. شماتیک دستگاه آزمایشگاهی برای واکنش‌های هیدروکراکینگ کاتالیستی……………………….39
شکل 2-1. اثر میزان گوگرد در سوخت دیزل روی ذرات معلق خروجی موتورهای دیزلی…………………….43
شکل 2-2. اثر میزان گوگرد بر تبدیل اکسیدهای نیتروژن……………………………………………………………………..44
شکل 2-3. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های مورد استفاده در صنایع حمل و نقل…………………….47
شکل 2-4. فرایندهای متفاوت گوگردزدایی……………………………………………………………………………………………47
شکل 2-5. شمایی از فرایند HDS………………………………………………………………………………………………………….48
شکل 2-6. انواع ترکیبات گوگردی و سرعت واکنش HDS آن ها را برحسب نقطه جوش…………………….50
شکل 3-1. تصویر SEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61
شکل 3-2. تصویر TEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61
شکل 3-3. دیفراکتوگرام XRD نانوزئولیت فوجاسیت NaX با درجه کریستالیته‌ی بالا………………………..64
شکل 3-4. تصویر SEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65
شکل 3-5. تصویر TEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65
شکل 3-6. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(1)…………………………………………………………………69
شکل 3-7. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(1)………………………………………………………………………………69
شکل 3-8. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(2)…………………………………………………………………70
شکل 3-9. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(2)………………………………………………………………………………70
شکل 3-10. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(3)………………………………………………………………71
شکل 3-11. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(3)……………………………………………………………………………71
شکل 3-12. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(5)………………………………………………………………72
شکل 3-13. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-الف)………………………………………………….73
شکل 3-14. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ب)……………………………………………………74
شکل 3-15. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ج)…………………………………………………….76
شکل 3-16. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(12)……………………………………………………………78
شکل 3-17. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(12)…………………………………………………………………………78
شکل 3-18. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(14)……………………………………………………………79
شکل 3-19. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-د)…………………………………………………….80
شکل 3-20. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………82
شکل 3-21. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………………….82
شکل 3-22. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………84
شکل 3-23. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(19)………………………………………………………………………84
شکل 3-24. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (I) (3-3-3-ه)……………………………………………….86
شکل 3-25 . دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(23)…………………………………………………………..88
شکل 3-26. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………………….88
شکل 3-27. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (II) (3-3-3-ه)………………………………………………89
شکل 3-28. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(24)……………………………………………………………90
شکل 3-29. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست بخش (III) (3-3-3-ه)……………………………………………………90
شکل 3-30. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(25)……………………………………………………………91
شکل 3-31. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………92
شکل 3-32. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(26)………………………………………………………………………93
شکل 3-33. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (IV) (3-3-3-ه)…………………………………………….93
شکل 3-34. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ت)…………………………………………………….96
شکل 3-35. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………97
شکل 3-36. نتایج FESEM برای فوتوکاتالیست Pcat(29) پس از کلسیناسیون………………………………….97
شکل 3-37. نتایج EDXA برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………………..98
شکل 3-38. نتایج BET/BJH برای فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………………98
شکل 3-39. طیف جذبی نانوذرات TiO2 و Pcat (29) دیسپرس شده در رزین اپوکسی………………………100
شکل 3-40. نماهایی از راکتور فوتوشیمیایی طراحی شده جهت فرایند گوگردزدایی…………………………..101
شکل 3-41. شمایی از دستگاه GC-MS………………………………………………………………………………………………..105
شکل 3-42. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10……………………………………………106
شکل 3-43. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50……………………………………………106
شکل 3-44. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100…………………………………………107
شکل 3-45. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200…………………………………………107
شکل 3-46. منحنی کالیبراسیون دستگاه GC-MS……………………………………………………………………………..108
شکل 3-47. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (4-الف)…………………………………………………………….110
شکل 3-48. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (11-ب)……………………………………………………………112
شکل 3-49. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (15-ج)…………………………………………………………….114
شکل 3-50. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (18-د)……………………………………………………………..115
شکل 3-51. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (23-د)……………………………………………………………..117
شکل 3-52. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (26-د)……………………………………………………………..118
شکل 3-53. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (38-د)……………………………………………………………..122
شکل 3-54. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (40-د)……………………………………………………………..123
شکل 3-55. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (42-د)……………………………………………………………..124
شکل 3-56. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (48-ه)………………………………………………………………126
شکل 3-57. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (51-ه)……………………………………………………………..127
شکل 3-58. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (53-ه)……………………………………………………………..128
شکل 3-59. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (54-ه)……………………………………………………………..129
شکل 3-60. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (55-ه)……………………………………………………………..130
شکل 3-61. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (57-ه)………………………………………………………………131
شکل 3-62. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (61-ه)………………………………………………………………132
شکل 3-63. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (62-ه)………………………………………………………………133
شکل 3-64. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (63-ه)………………………………………………………………134
شکل 3-65. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (66-ز)………………………………………………………………135
شکل 3-66. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (I)……………………………………………..136
شکل 3-67. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (II)……………………………………………137
شکل 4-1. تصاویر SEM برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………….144
شکل 4-2. دیفراکتوگرام XRD نانوزئولیت NaX به همراه اندیسهای میلر هر پیک…………………………145
شکل 4-3. تصویر SEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX با بزرگ‌نمایی (nm) 500………………………..147
شکل 4-4. تصویر TEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX………………………………………………………………147
شکل 4-5. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(1) به همراه اندیسهای میلر………………………………148
شکل 4-6. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(2) به همراه اندیسهای میلر………………………………150
شکل 4-7. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(3) به همراه اندیسهای میلر………………………………151
شکل 4-8. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(5) به همراه اندیسهای میلر………………………………152
شکل 4-9. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(12) به همراه اندیسهای میلر…………………………….153
شکل 4-10. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(14) به همراه اندیسهای میلر………………………….154
شکل 4-11. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(16) به همراه اندیسهای میلر………………………….155
شکل 4-12. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………….156
شکل 4-13. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(16)………………………………………….157
شکل 4-14. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(19) به همراه اندیسهای میلر………………………….158
شکل 4-15. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………….159
شکل 4-16. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(23) به همراه اندیسهای میلر………………………….160
شکل 4-17. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………….161
شکل 4-18. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(24) به همراه اندیسهای میلر………………………….162
شکل 4-19. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(25) به همراه اندیسهای میلر………………………….163
شکل 4-20. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(26) به همراه اندیسهای میلر………………………….164
شکل 4-21. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………….165
شکل 4-22. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(26)………………………………………….166
شکل 4-23. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(29) به همراه اندیسهای میلر………………………….167
شکل 4-24. تصویر FESEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………….168
شکل 4-25. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(29)………………………………………….169
شکل 4-26. شکل واقعی حلقه‌ی هیسترسیس نوع (D) و شکل شماتیک حفرهها……………………………….171
شکل 4-27. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی قبل از فرایند گوگردزدایی………………………………………205
شکل 4-28. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی بعد از فرایند گوگردزدایی……………………………………….206
شکل 4-29. کروماتوگرام حاصل از آنالیز GC-MS، مربوط به نمونه بعد از گوگردزدایی……………………..207
شکل 4-30. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..207
شکل 4-31. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208
شکل 4-32. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208
شکل 4-33. محصول تولید شده در نتیجه‌ی فرایند تخریب فوتوکاتالیستی………………………………………..210
خلاصه فارسی
مطابق استانداردهای جهانی، گوگرد موجود در سوخت‌های مورد استفاده در صنعت حمل و نقل به عنوان یكی از مهمترین صنایع آلایندگی باید حدود ppmw10 كاهش یابد و این در حالی است كه بسیاری از پالایشگاه‌های دنیا، سوخت‌هایی با میزان گوگرد بیش از ppmw1000 تولید می‌كنند. یكی از روش‌های نوین و مقرون
به صرفه كاهش گوگرد از بین تمامی روش‌های موجود روش‌های اكسیداسیون فوتوكاتالیستی می‌باشد.
در تحقیق حاضر، 30 نانوفوتوكاتالیست متفاوت با نسبت‌های بارگذاری و دوپینگ و همچنین با مقادیر درصد وزنی متفاوت از فلزهای كروم، نقره، سریم، مس و نیكل دوپه شده، طراحی، ساخته و با بهره گرفتن از تكنیك‌های مشخصه‌یابی XRD، XRF، FESEM، EDXA، TEM و BET/BJH مورد بررسی قرار گرفتند. پایه‌ی زئولیتی به كار رفته در ساخت اكثر فوتوكاتالیستها، نانوزئولیت فوجاسیت NaX می‌باشد كه به روش هیدروترمال سنتز شده است.
از بین تمام نانوفوتوكاتالیست‌های مورد استفاده در این پروژه، فوتوكاتالیست با تركیب درصد 8% وزنی نیكل دوپه شده در تیتانیوم دی اكسید بر پایه‌ی نانوزئولیت NaX، تهیه شده به روش سل-ژل، با ساختار كریستالی تتراگونال، به عنوان كاتالیست منتخب در فرایند گوگردزدایی اكسایشی مدنظر در این تحقیق تعیین گردید. میزان راندمان در آزمایش بهینه توسط كاتالیست مذكور و تحت تابش نور مرئی، 99/99% به دست آمد.
میانگین سایز نانوذرات به دست آمده از روش دبای-شرر 95/50 نانومتر محاسبه گردید كه در توافق خوبی با نتایج میكروسكوپ الكترونی (36/50 نانومتر) می باشد. میزان كریستالیته‌ی این كاتالیست طبق روش WAXS بالای 95% و میزان توزیع ذرات نیكل در سطح كاتالیست به صورت میانگین 43/8% به دست آمد.
در آزمایشات راكتوری گوگردزدایی فوتوكاتالیستی سوخت دیزل مدل كه شامل تركیب مقاوم دی بنزوتیوفن در حلال دكان (با میزان ppmw100گوگرد) می‌باشد، در شرایط علمیاتی ملایم و بدون حضور هیدروژن انجام و تأثیر پارامترهای عملیاتی نظیر جرم كاتالیست، مقدار اكسیدانت، نوع و میزان تابش نور، میزان دوپانت و نوع كاتالیست بر بازده فرایند، مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری غلظت‌های اولیه و نهایی گوگرد و نیز تعیین محصولات حاصل از تخریب، توسط دستگاه كروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS) انجام شده است.
مدل‌های سینتیكی شبه مرتبه‌ی اول لاگرگرن و الوویچ و مدل شبه مرتبه‌ی دوم بلانچارد برای واكنش تخریب فوتوكاتالیستی گوگرد در فوتوراكتور طراحی شده با سیستم ناپیوسته، مورد مطالعه قرار گرفت و درجه واكنش و ثابت سرعت تعیین شد. با توجه به بالاترین ضریب هم‌بستگی مشخص گردید سینتیک واكنش از مدل شبه مرتبه‌ی اول پیروی و ثابت سرعت به دست آمده برابر با 048/0 می‌باشد.
یک نمونه گازوئیل نیز در شرایط بهینه مورد آزمایش قرار گرفت نتایج حاكی از كارایی تكنیک گوگردزدایی روی نمونه‌ی واقعی می‌باشد.
واژه‌های كلیدی: فوتوكاتالیست، تیتانیوم‌دی‌اكسید، نیكل، نانوزئولیت، گوگردزدایی، دیزل، دی‌بنزوتیوفن،
فصل اول
کلیات
1-1. نانو :
پسوند نانو به معنای یک میلیاردم (9-10) است. بنابراین فناوری‌ها و علوم نانو در حوزه‌هایی کار می‌کنند که ابعاد آنها در محدوده‌ی نانومتر می‌باشد.
1-1-1. علم نانو :
علم نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی و مولکولی می‌باشد که در این مقیاس کوچک، خصوصیات مواد با ویژگی‌هایشان در مقیاس بزرگ متفاوت است.
فرم در حال بارگذاری ...