عنوان

اثر همراه سازی پلی اتیلن سبک بر روی خواص محصولات در پیرولیز کاتالیزوری (زئولیت) چوب صنوبر

پ۲۴۷۹۸

per

اثر همراه سازی پلی اتیلن سبک بر روی خواص محصولات در پیرولیز کاتالیزوری (زئولیت) چوب صنوبر

سپیده به‌ نام

مهندسی شیمی ونفت

۱۴۰۰

۱۰۵ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی

۱۴۰۰/۰۴/۲۶

: آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی و تجدیدناپذیر بودن آن، بشر را وادار به یافتن منابع انرژی جایگزین برای سوخت‌های فسیلی کرده است. زیست توده می‌تواند یک منبع انرژی پاک و ارزان‌قیمت برای تولید انرژی باشد. از طرفی، مدیریت پسماندهای جامد شهری یکی از مشکلات اساسی کشورهای درحال توسعه می‌باشد. یافتن راهی برای استفاده دوباره و بازیافت پسماندهای پلاستیکی، نقش اساسی در مدیریت پسماند دارد. پیرولیز، تخریب حرارتی در غیاب کامل اکسیژن، می‌تواند سوخت مایع، گاز و جامد (و موم در صورت استفاده از مواد پلی‌الفینی مانند پلاستیک‌ها) تولید کند. برای ارتقاء کیفیت و افزایش مقدار مایع حاصل از پیرولیز، از کاتالیزور (انواع زئولیت‌ها، اکسیدهای فلزی، نمک‌ها و ...) می‌توان استفاده کرد. در این تحقیق، اثر همراه‌سازی پلی‌اتیلن سبک بر روی خواص محصولات در پیرولیز کاتالیزوری (زئولیت) چوب صنوبر بررسی شد. برای این کار از کاتالیزور زئولیت A4 به دلیل دارا بودن سطح ویژه بالا و ارزان‌قیمت بودن آن استفاده شد. با بررسی نتایج مشخص شد که همراه‌سازی و کاتالیزور زئولیت A4 می‌تواند مشخصات محصولات تولیدی را تغییر دهد. محصول مایع دارای دو گروه ترکیبات آلیفاتیکی و آروماتیکی بود. بررسی نتایج نشان داد که آروماتیک‌های سبک مانند زایلن و بنزن و ترکیبات خطی سبک مانند آلکان‌ها (شامل پنتان، هگزان، اکتان و ...) در تار حرارتی وجود داشتند. با افزودن کاتالیزور زئولیت A4 به محیط واکنش، مقادیر ترکیبات مذکور به‌طور قابل ملاحظه‌ای تغییر کرد. مثلاً مقدار آلکان‌ها کاهش و مقدار مواد آروماتیک افزایش یافت. مقایسه نمودارهای XRD چار و مواد اولیه (چوب صنوبر و پلی‌اتیلن سبک) نشان داد که ساختار هر دو محصول چار، متفاوت از مواد اولیه بود و شدت پیک صفحات کریستالی کم شده بود. تصاویر SEM نیز نشان داد که در میان چارهای حرارتی و کاتالیزوری، ساختار چار کاتالیزوری دارای تخلخل بیشتری بود. طیف FT-IR چوب صنوبر، پلی‌اتیلن سبک و چارهای تولید شده در فرآیند پیرولیز حرارتی و کاتالیزوری، نشان داد که ویژگی‌های هر دو نمونه چار تولید شده مشابه بود، اما تفاوت شدت در مشخصه‌های باندهای مختلف، تفاوت در تعداد گروه‌های عاملی شیمیایی در چارها را نشان داد. نتایج آنالیزها نشان داد که کاتالیزور زئولیت A4 تأثیر خاصی بر روی ساختار محصول موم نداشت فقط مقدار آن را کاهش داد. در آنالیز XRD مقایسه شدت پیک‌های کاتالیزور قبل و بعد از واکنش، نشان داد که کک به مقدار خیلی کمی روی کاتالیزور تشکیل شده بود. با مقایسه طیف‌های FT-IR نیز تغییرات جزئی در گروه‌های عاملی موجود بر سطح کاتالیزور مشاهده شد که دلیل آن نشستن مقداری کک بر روی کاتالیزور بود. با توجه به نتایج EDX و آنالیزعنصری نیز مشخص شد که مقدار عنصر کربن در کاتالیزور بعد از واکنش اندکی افزایش یافته بود که این خود نشان دهنده تشکیل اندکی کک بر روی کاتالیزور بود که نتایج حاصل از آنالیز TG و DTG نیز تشکیل مقدار جزئی کک بر روی کاتالیزور را تأیید کرد.

Abstract: Pollution from fossil fuels and their non-renewability have forced humans to find alternative energy sources for fossil fuels. Biomass can be a cheap and clean source of energy for energy production. On the other hand, municipal solid waste management is one of the main problems of developing countries. Finding a way to reuse and recycle plastic waste plays a key role in waste management. Pyrolysis is thermal degradation in the complete absence of oxygen, can produce liquid, gaseous and solid fuels (and wax if polyolefin materials such as polyethylene are used). Catalysts (types of zeolites, metal oxides, salts, etc.) can be used to improve the quality and increase the amount of liquid resulting from pyrolysis. In this study, the effect of low density polyethylene coupling on the properties of products in catalytic pyrolysis (zeolite) of poplar wood was investigated. For this purpose, A4 zeolite catalyst was used due to its high specific surface area and its low cost. Examination of the results showed that the co-feeding and catalyst of A4 zeolite can change the specifications of manufactured products. The liquid product had two groups of aliphatic and aromatic compounds. The results showed that light aromatics such as xylene and benzene and light linear compounds such as alkanes (including pentane, hexane, octane, etc.) were present in the thermal pyrolysis tar. By adding the A4 zeolite catalyst to the reaction medium, the amounts of these compounds changed significantly. For example, the amount of alkanes decreased and the amount of aromatic substances increased. Comparison of XRD diagrams of raw materials (poplar wood and low density polyethylene) and chars showed that the structure of both char products was different from the raw materials and the peak intensity of crystalline plates was reduced. SEM images also showed that among the thermal and catalytic chars, the structure of the catalytic char had more porosity. The FT-IR spectra of poplar wood, low density polyethylene and char produced by the process of thermal and catalytic pyrolysis showed that the characteristics of both samples produced were similar, but the difference in intensity in the characteristics of different bands showed the difference in the number of chemical functional groups in the char. The results of the analysis showed that the A4 zeolite catalyst had no significant effect on the structure of the wax product, only reducing its amount. In XRD analysis, a comparison of the intensity of the catalyst peaks before and after the reaction showed that a very little amount of coke was formed on the catalyst. Comparing the FT-IR spectra also showed slight changes in the functional groups on the surface of the catalyst due to the presence of some coke on the catalyst. According to the results of EDX and elemental analysis, it was also found that the amount of carbon element in the catalyst had increased slightly after the reaction, which indicated a slight formation of coke on the catalyst. The results of TG and DTG analysis also confirmed the formation of a little amount of coke on the catalyst.

Influence of low density polyethylene co-feeding on the properties of products in the catalytic (zeolite) pyrolysis of poplar wood

به‌ نام‏

‏ سپیده

تهيه کننده

قلی‌زاده

زینالی هریس

‏ مرتضی

‏ سعید

استاد راهنما

استاد مشاور

تبریز