انجمن مهندسی شیمی ایران مهندسی شیمی ایران 1735-5400 25 145 2026 06 22 Design and Construction of a Pilot Scale Laboratory Setup for Carbon Dioxide Adsorption by Astragalus Biomass طراحی و ساخت دستگاه آزمایشگاهی مقیاس نیمه‌صنعتی برای جذب کربن‌دی‌اکسید با زیست‌تودۀ آستراگالوس (گون) 97 112 229870 10.22034/ijche.2025.525911.1525 FA محسن نادمی دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشگاه رازی غلامرضا مرادی استاد مهندسی شیمی، دانشگاه رازی 0000-0002-6006-0270 محسن منصوری دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه ایلام Journal Article 2025 05 25 This study focused on developing a stable, effective CO₂ adsorbent from Astragalus biomass for industrial gas treatment. First, the Astragalus root was carbonized at 600°C in a nitrogen and activated with phosphoric acid to produce porous activated carbon (with a specific surface area of 518.34 m2/g and an average pore diameter of 2.46 nm). Then, it was modified with magnesium oxide nanoparticles prepared by the co-precipitation method. For carbon dioxide absorption, cylindrical monoliths (4×5 cm) were fabricated using polyvinyl alcohol binder. Experiments in a pilot reactor with a mixed gas (10% CO2 and 90% N2) showed that the CO2 adsorption capacity at operating conditions (25 °C and 1 bar pressure) reached 1.355 mmol/g, which was improved due to the combination of physical (porosity) and chemical (magnesium carbonate formation) adsorption. The fractional order kinetic model (R2 > 0.999) and Freundlich isotherm (R2 > 0.998 at temperatures (25 to 85 °C) were the best fit to the data. This monolith was introduced as a promising option for large-scale industrial CO2 adsorption due to its low cost, structural stability, and high efficiency. این مطالعه با هدف ساخت جاذب پایدار و مؤثر برای جذب کربن‌دی‌اکسید از گازهای صنعتی، از زیست‌تودۀ گیاه گون انجام‌شده‌است. ابتدا ریشۀ گون در دمای ۶۰۰ درجۀ سلسیوس در محیط نیتروژن کربونیزه و با اسید فسفریک فعال‌شد تا کربن فعال متخلخل (با سطح ویژۀ 518/34 مترمربع بر گرم و میانگین قطر منافذ 2/46 نانومتری) تولیدشود. سپس، با نانوذرات اکسید منیزیم تهیه‌شده با روش هم‌رسوبی اصلاح‌شد. برای جذب کربن‌دی‌اکسید، مونولیت‌های استوانه‌ای (۴×۵ سانتیمتر) بااستفاده‌از بایندر پلی‌وینیل الکل ساخته‌شدند. آزمایش‌ها در راکتور نیمه‌صنعتی با گاز ترکیبی (۱۰% CO2 و ۹۰% N2 ) نشان داد که ظرفیت جذب CO2 در شرایط عملیاتی (۲۵ درجۀ سلسیوس و فشار ۱ بار) به mmol/g 1/355 می‌رسد که به‌دلیل ترکیب جذب فیزیکی (تخلخل‌ها) و شیمیایی (تشکیل کربنات منیزیم) بهبودیافته‌است. مدل سینتیکی مرتبۀ کسری (0/999>R2 ) و ایزوترم فرندلیچ (0/998>R2 ) در دماهای (۲۵ تا ۸۵ درجۀ سلسیوس) بهترین تطابق با داده‌ها را داشتند. این مونولیت به‌دلیل هزینۀ پایین، پایداری ساختاری و کارایی بالا، گزینه‌ای امیدوارکننده برای جذب صنعتی CO2 در مقیاس بزرگ معرفی‌شد.

https://www.ijche.ir/article_229870_04c0720d9e97716c613e00c0ab524de4.pdf