دانلود پایان نامه ارشد درباره مي‌شود.، آناليز، تزريق

دانلود پایان نامه ارشد

از نانو زئوليت سنتزي NaX توزين و با مقداري از اتانول خالص 99? مخلوط شوند. مابقي مراحل کاملاً مشابه مراحل توضيح داده شده در بخش (ت-A)، مي‌باشد. در نهايت نانو ذرات (Ce/TiO2/Zeolite NaX) به صورت يک پودر جامد زرد روشن به دست خواهند آمد. ذکر اين نکته حائز اهميت است که افزايش مقدار پايه‌ي نانو زئوليت NaX در فوتوکاتاليست Pcat(28) نسبت به فوتوکاتاليست Pcat(27) نتايج بهتري را در آزمايش‌هاي فوتوراکتوري گوگردزدايي در زمينه‌ي جذب بهتر سولفون توليد شده از خود نشان مي‌دهد، در فصل آتي با مقايسه‌ي مساحت‌هاي زير پيک سولفون در آناليز
GC-MS آنها، بيش‌تر توضيح داده خواهد شد.

3-5. فرآيندهاي فوتوکاتاليستي :
فرآيند فوتوکاتاليستي که در اين تحقيق جهت گوگردزدايي ترکيبات نفتي انجام مي‌شود به اين ترتيب است که در ابتدا يک خوراک شبيه به مشتقات نفتي تهيه و به منظور بررسي تخريب فوتوکاتاليستي اين خوراک، فوتوکاتاليست‌هاي گوناگون با درصدهاي وزني مختلف بارگذاري و دوپينگ طبق آنچه در بخش (3-3-3)، شرح داده شد، ساخته مي‌شوند. مقدار مشخصي از خوراک به همراه فوتوکاتاليست سنتز شده و اکسيدانت طبق آنچه در بخش (3-3-11) توضيح داده خواهد شد، داخل فوتوراکتور طراحي شده، مخلوط و سپس تحت تابش‌دهي مرئي يا فرابنفش با توجه به ناحيه‌ي Band-gap کاتاليست مورد نظر قرار مي‌گيرند. پس از پايان زمان تابش‌دهي در راکتور، جهت بررسي روند فرآيند گوگردزدايي و همچنين تعيين ميزان راندمان، آناليز محصول خروجي از راکتور توسط دستگاه کروماتوگرافي گازي-طيف‌سنجي‌ جرمي(GC-MS)انجام شده و ميزان درصد‌تبديل محاسبه مي‌گردد.

3-6. خوراک مورد استفاده :
در اين تحقيق جهت انجام تست‌هاي گوگردزدايي، در ابتدا خوراک مورد استفاده به صورت يک خوراک شبيه‌سازي شده تهيه مي‌شود و در مرحله‌ي بعدي تست‌هاي گوگردزدايي در روي خوراک واقعي يعني گازوئيل آزمايش خواهد شد. جهت تهيه خوراک شبيه‌سازي شده از مخلوط دي‌بنزوتيوفن (DBT)درحلال دکان (C10)، با محتواي حدودppmw 100 گوگرد استفاده مي‌شود. مشخصات فيزيکي و شيميايي مواد فوق در جدول (3-6)، آمده است.
جدول ( 3-6) : خواص فيزيکي- شيميايي اجزاي خوراک مورد استفاده
Sp.Gr.
(g/cm3)
Melting
Point (°C)
Boiling
Point (°C)
MW (g/mol)
Component
0.84
98
333
184.26
Dibenzothiophene
0.73
-30
174
142.29
n-Decane

3-8. آناليز خوراک و محصولات :
به منظور آناليز خوراک، محصولات و نيز تعيين محتواي گوگرد هريک، از آناليز دستگاهي کروماتوگرافي
گازي- اسپکترو متري جرمي115 استفاده مي‌شود. به بيان ساده طيف سنجي جرمي سه عمل اساسي را انجام
مي‌دهد :
1) مولکولها توسط جرياني از الکترون‌هاي پُر انرژي بمباران شده و بعضي از مولکول‌ها به يون‌هاي مربوطه تبديل مي‌گردند. سپس يون‌ها در يک ميدان الکتريکي شتاب داده مي‌شوند.
2) يون‌هاي شتاب داده شده، بسته به نسبت جرم به بار (m/e) آنها در يک ميدان مغناطيسي يا الکتريکي جدا مي‌گردند.
3) در نهايت يون‌هاي داراي نسبت جرم به بار مشخص و معين، توسط بخشي از دستگاه که در اثر برخورد
يون‌ها به آن قادر به شمارش آنها است، آشکار مي‌گردند.
مفيدترين ابداع در سيستم‌هاي واردسازي نمونه، استفاده از کروماتوگرافي گازي جفت شده با طيف سنج جرمي است. در اين وضعيت طيف سنج جرمي، نقش آشکار‌کننده را ايفا مي‌کند. اين تکنيک(GC-MS) خوانده مي‌شود. در اين دستگاه وارد كردن نمونه به دستگاه Mass از طريق GC مي‌باشد و اجزاي يک مخلوط به ترتيب توسط يک ستون کروماتوگرافي از هم جدا مي‌شوند و وارد منبع يونش طيف‌سنج جرمي مي‌گردند، سپس به واسطه توليد ميدان‌هاي الکتريکي پر‌قدرت، اقدام به شناسايي کمي و کيفي اجزاي مخلوط بر اساس نسبت بار الکتريکي به جرم آنها مي‌گردد. از مزيت اين روش نسبت به ساير روش‌ها مي‌توان به موارد زير اشاره نمود :
1) سريع بودن پاسخ‌دهي دستگاه، به طوريکه شناسايي اجزاي مخلوط ظرف کمتر از 90 ثانيه پس از ورود مخلوط به داخل دستگاه انجام مي‌شود.
2) نياز به حجم بسيار کم نمونه جهت تزريق، معمولاً حجم تزريق 1/0 ميکروليتر مي‌باشد به طوريکه حتي در صورت در اختيار داشتن مقادير بسيار اندکي از يک مخلوط (در حد پيکوگرم)، مي توان با دقت اقدام به شناسايي نوع و مقادير اجزاي تشکيل‌دهنده آن نمود.
3) مزيت ديگر اين دستگاه اين است که امكان جست‌و‌جو در كتابخانه (Library) دستگاه وجود دارد به طوريکه بعد از گرفتن طيف مي توان در كتابخانه دستگاه رفته و جست‌و‌جو نمود.
براي هر گروه از مواد، كتابخانه جداگانه‌اي وجود دارد و دستگاه براي هر جزء شناسايي شده چندين كانديد را پيشنهاد مي‌كند. در صورتي که فاكتور P (Purity)، كه درصد احتمال صحت كانديداها را نشان مي‌دهد، بالاتر از 80% باشد به اين معنا است که جسم با احتمال بيش از 80? همان کانديد مي‌باشد.
گاهي اوقات لازم است که در نمونه‌ي تزريق شده به دستگاه GC-MS رقيق‌سازي صورت بگيرد، همان‌طور که در قبل‌تر نيز گفته شد در اين دستگاه حجم نمونه تزريقي بسيار کم مي‌باشد اما گاهي همين مقدار نيز براي تزريق به اين دستگاه زياد است. بنابراين از سيستمي كه براي رقيق كردن نمونه است و Split يا Splitless نام دارد استفاده مي‌شود. Split (چند شاخه شدن)، به اين معني است که وقتي نمونه‌ايي به دستگاه تزريق و يک عدد به عنوان عدد split به دستگاه داده شد، نمونه به همان مقدار تقسيم شده و يكي از آن قسمت‌ها وارد دستگاه
مي‌شود. در دتکتور Mass مي‌بايست مقادير ميكروگرم از نمونه تحت شرايط خلاء بخار شده و سپس از آن طيف گرفته شود. بنابراين نياز به خلاء وجود دارد كه توسط توربوپمپ، خلاء در حد ((mmHg7-10 ايجاد مي‌شود. دستگاه GC-MS مورد استفاده در اين تحقيق، ساخت شرکت Agilent Technologiesبوده که متشکل از دو قسمت : 1) دستگاه GC (مدل A7890) و 2) اسپکترومتري جرمي (مدل5975C ) مي‌باشد، که مجهز به آشکار‌ساز116جرمي117و يک تزريق‌کننده118با ستون موئينه119مي‌باشد. بنابراين جهت شناسايي ترکيبات گوگردي با اين دستگاه، از آشکارساز Mass استفاده مي‌شود. در اين دستگاه، گاز حامل120‌گاز هليم با خلوص بسيار بالا بوده که در داخل مخزن هليم نگه‌داري مي‌شود. براي آناليز نمونه‌ها از ستون موئينهHP-5) ) به طول 30 متر و قطر 25/0 ميلي‌متر با ضخامت فيلم 25/0ميکرومتر استفاده مي‌شود. براي هر تزريق دماي تزريق‌کننده را در
°C290 تنظيم کرده و حجم تزريق براي هر نمونه يک ميکروليتر و در سيستم split بوده به طوريکه
20:1= split ratio مي‌باشد. براي هر آناليز از برنامه دمايي زير استفاده مي‌شود :
ابتدا به مدت 2 دقيقه دماي ستون را در °C80 نگه داشته و سپس با شيب دمايي C/min)°(10 به دماي، °C210 رسانيده و به مدت 1 دقيقه در اين دما نگه داشته مي‌شود. سپس مجدداً دماي ستون را با شيب دمايي C/min)°(7 به دماي °C270 رسانده و به مدت 5 دقيقه نيز در اين دما نگه داشته مي‌شود. شمايي از دستگاه GC-MS مورد استفاده در اين تحقيق، در شکل (3-41)، آورده شده است.

شکل (3-41)، شمايي از دستگاه GC-MS

3-9. کاليبراسيون دستگاه کروماتوگرافي گازي :
كاليبراسيون دستگاه‌هاي آناليز از مهمترين مراحل آماده‌سازي سيستم‌هاي آزمايشگاهي به حساب ميآيد. دقت بالا در اين مرحله، اطمينان از صحت نتايج به دست آمده و امکان مقايسه بهتر با نتايج ديگر محققين را فراهم مي‌کند. براي کاليبراسيون از ترکيب مورد استفاده براي خوراک با غلظت‌هاي مشخص و متفاوت استفاده
مي‌شود. به اين ترتيب که هر نمونه را 4 بار تزريق نموده و مقدار121%CV محاسبه مي‌شود به طوريکه در هر غلظت مقدار %CV بايد کم‌تر از 12? باشد تا منحني کاليبراسيون مطلوب به دست آيد. زمانيکه غلظت گوگرد در نمونه‌ي استاندارد به بيش از ppmw90 افزايش مي‌يابد، پاسخ آشکارساز به صورت غيرخطي خواهد بود. به همين منظور از دو معادله کاليبراسيون استفاده مي‌شود. براي هريک از معادله‌هاي کاليبراسيون يک غلظت ثابت را به عنوان مرجع در نظر گرفته و پاسخ آشکارساز را نسبت به آن نرماليزه122نموده و اين عمل قبل از هر آناليز انجام و مقادير پاسخ به دست آمده نيز با آن غلظت مرجع نرماليزه مي‌شود.

3-9-1. رسم منحني کاليبراسيون :
جهت به دست آوردن نتايج کمي با دستگاه GC-MS، به منحني کاليبراسيون نياز است از اين رو در اين تحقيق چهار نمونه‌ي استاندارد با غلظت‌هاي(ppm) 200، 100، 50، 10 از ترکيب مورد استفاده در خوراک
(دي‌بنزوتيوفن) تهيه و سپس به دستگاه تزريق مي‌شود. در ادامه کروماتوگرام‌هاي مربوط به اين 4 غلظت و نيز منحني کاليبراسيون، که شامل پاسخ دتکتور (شدت پيک) بر حسب درصد ماده (غلظت) مي‌باشد، آورده شده است. شکل‌هاي (3-42)، (3-43)، (3-44) و (3-45) به ترتيب کروماتوگرام‌هاي GC-MS مربوط به نمونه‌هاي استاندارد با غلظت‌هاي (ppm) 10، 50، 100 و 200 را نمايش مي‌دهد.

شکل (3-42)، کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10

شکل (3-43)، کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50

شکل (3-44)، کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100

شکل (3-45)، کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200
شکل (3-46)، منحني کاليبراسيون که به صورت پاسخ دتکتور (شدت پيک) بر حسب درصد ماده (غلظت) است را نمايش مي‌دهد.

شکل (3-46)، منحني کاليبراسيون دستگاه GC-MS

در اين تحقيق آناليز خوراک اوليه و نيز محصولات خروجي، در نتيجه‌ي آزمايش‌هاي گوگردزدايي توسط دستگاه (GC-MS) انجام مي‌شود. وقتي نمونه‌ها جهت انجام آناليز به اين دستگاه تزريق شوند، معمولاً دو نوع نتيجه به دست خواهد آمد : الف) نتايج کمي ب) نتايج کيفي
چگونگي تفسير نتايج کمي و کيفي حاصل از اين آناليز، در فصل بعدي شرح داده خواهد شد.

3-10. روش انجام تست‌هاي گوگردزدايي فوتوکاتاليستي :
پس از سنتز و مشخصه‌يابي فوتوکاتاليست‌هاي سنتزي، به منظور بررسي عملکرد هريک از آنها و نيز تعيين شرايط بهينه‌ي جرم کاتاليست، زمان تابش، مقدار اکسيدانت کمکي، نوع کاتاليست و نوع تابش، تست‌هاي راکتوري متعددي با هدف حذف گوگرد از نمونه‌هاي شبيه‌سازي شده به شرح زير انجام شد. بدين ترتيب که مقادير معيني از کاتاليست سنتز شده با محلول حاويppmw 100 از گوگرد و مقدار مشخصي اکسيدانت درون سل کوارتزي با هم مخلوط و تحت تابش نور(فرابنفش يا مرئي)در راکتور فوتوشيميايي قرار گرفتند. سپس محتويات داخل راکتور بعد از انجام سانتريفيوژ، توسط دستگاه GC-MS مورد سنجش کمي و کيفي قرار گرفته است.

3-11. مطالعه‌ي ايزوترميک فرآيند :
به منظور بررسي تأثير پارامترهاي مختلف بر بازده فرآيند، اساس اين آزمايش‌ها به اين صورت است که با ثابت نگه داشتن کليه پارامترها در يک مقدار ثابت بهينه، و تغيير پارامتر مورد بررسي، اثر تغييرات آن فاکتور بر ميزان بازده واکنش سنجيده مي‌شود.
(به دليل حجم بالاي آزمايش‌هاي صورت گرفته و وجود تعداد زيادي از کروماتوگرام‌هاي مربوط به آناليز
GC-MS در هر بخش، براي اختصار صرفاً نتايج آناليز مربوط به شرايط آزمايشگاهي بهينه شده در مورد هر پارامتر، گزارش گرديده است.)

الف) بهينه کردن مقدار جرم فوتوکاتاليست :
به منظور بررسي تأثير مقادير جرمي مختلف از نانوفوتوکاتاليست‌هاي TiO2(P25) بر ميزان راندمان در فرآيند گوگردزدايي و به عبارتي تعيين روند تغيير بازده با تغيير جرم فوتوکاتاليست TiO2، آزمايش‌هاي شماره‌ي 1 تا 4 به شرح زير انجام شد.

آزمايش 1-الف) براي بررسي قابليت گوگردزدايي صرفاً از طريق فوتوليز، مقدار 10 سي‌سي محلول ppmw100
گوگرد از ترکيب دي‌بنزوتيوفن (DBT) در حلال دکان تهيه و به همراه 2/0 سي‌سي اکسيدانت آب اکسيژنه 35? داخل سل کوارتزي مخلوط و در راکتور فوتوشيميايي به مدت 4 ساعت تحت تابش نور فرابنفش (UV) قرار گرفت. نمونه خروجي از راکتور به منظور جداسازي کاتاليست، با سرعت (rpm)10000 به مدت زمان 30 دقيقه سانتريفيوژ و جداسازي گرديد سپس نمونه توسط دستگاه GC-MS مورد اندازه‌گيري قرار گرفت.

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه ارشد درباره دماي، فوتوکاتاليست، مي‌شود. Next Entries دانلود پایان نامه ارشد درباره سي‌سي، جداسازي، آزمايش