مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

طراحی و ساخت دستگاه آزمایشگاهی مقیاس نیمه صنعتی برای جذب کربن دی اکسید توسط زیست توده آستراگالوس (گون)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران
10.22034/ijche.2025.525911.1525
چکیده
این مطالعه با هدف ساخت جاذب پایدار و مؤثر برای جذب کربن دی اکسید از گازهای صنعتی، از زیست توده گیاه گون انجام شده است. ابتدا ریشه گون در دمای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد در محیط نیتروژن کربونیزه و با اسید فسفریک فعال شد تا کربن فعال متخلخل (با سطح ویژه 34/518 مترمربع بر گرم و میانگین قطر منافذ 46/۲ نانومتری) تولید شود. سپس با نانوذرات اکسید منیزیم تهیه شده با روش هم‌رسوبی اصلاح گردید. جهت جذب کربن دی‌اکسید، مونولیت‌های استوانه‌ای (۴×۵ سانتیمتر) با استفاده از بایندر پلی‌وینیل الکل ساخته شدند. آزمایش ها در راکتور نیمه صنعتی با گاز ترکیبی (۱۰%CO2 و ۹۰%(N2 نشان داد که ظرفیت جذب CO2 در شرایط عملیاتی (۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار ۱ بار) بهmmol/g 355/1 می‌رسد که به دلیل ترکیب جذب فیزیکی (تخلخل‌ها) و شیمیایی (تشکیل کربنات منیزیم) بهبود یافته است. مدل سینتیکی مرتبه کسری(R2 > 0.999) و ایزوترم فرندلیچ ((R2 > 0.998 در دماهای ) ۲۵ تا ۸۵ درجه سانتی‌گراد( بهترین تطابق با داده ها را داشتند. این مونولیت به دلیل هزینه پایین، پایداری ساختاری و کارایی بالا، گزینه‌ای امیدوارکننده برای جذب صنعتی CO2 در مقیاس بزرگ معرفی شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design and construction of a pilot scale laboratory setup for carbon dioxide adsorption by Astragalus biomass

نویسندگان English

Mohsen Nademi 1
Gholamreza Moradi 1
Mohsen Mansouri 2
1 Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Chemical Engineering Department, Ilam University, P.O. Box 69315/516, Ilam, Iran
چکیده English

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 x 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.

کلیدواژه‌ها English

Carbon dioxide
Monolith
Astragalus
Adsorption

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 شهریور 1404