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