مطالعه عملکرد نانو کاتالیزورهای اکسید مختلط فلزی V۲O۵/TiO۲ در فرآیند کاهش کاتالیزوری انتخابی آلایندهNOx
First Statement of Responsibility
/حمید سلیمان زاده
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: شیمی
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۴
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
شیمی کاربردی
Date of degree
۱۳۹۴/۰۶/۳۱
Body granting the degree
تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
آلاینده های ناشی از احتراق سوخت های فسیلی نقش مهمی در آلودگی محیط زیست و آسیب به سلامت موجودات و به ویژه انسان دارند .اکسیدهای نیتروژن از جمله مهمترین این آلاینده ها محسوب می شود .از روشهای حذف این آلاینده می توان به احیا توسط فرایند کاهش کاتالیزوری انتخابی اشاره کرد .کاتالیزور و نوع عامل کاهنده به کار رفته نقش مهمی در فرایند کاهش کاتالیزوری انتخابی دارد بهگونهای که یافتن کاتالیزور با کارایی و انتخاب گری بالا، با فعالیت در گستره وسیعی از دماها با طول عمر زیاد و قیمت ارزان توجه بسیاری را به خود معطوف ساخته است .اکسیدهای فلزی مختلط که ترکیبات اکسیژندار دو یا چندفلزی با نسبت مشخص میباشند به دلیل خواص اکسایش -کاهشی و تحرک بالای اکسیژن سطحی، بهعنوان نسل جدیدی از کاتالیزورهای نانو ساختار فعال در فرایندهای اکسایشکاهش در نظر گرفته میشوند .در حال حاضر بسیاری از کاتالیزورهای تجاری موجود برای حذف NOx بر اساس وانادیوم ـ تیتانیوم هستند که مقاومت نسبتا بالایی در مقابل SO۲و H۲O دارند .در پروژه پژوهشی حاضر به بهینهسازی ساختار کاتالیزورهای اکسید فلزی مختلط وانادیوم تیتانیوم به روشهای تلقیح و هم رسوبی پرداخته شد .به همین منظور جهت دستیابی به کاتالیزور با ساختار بهینه از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ بهره گرفته می شود.در ادامه کاتالیزور پایه با ساختار بهینه انتخاب و تاثیر عناصر دیگر در افزایش فعالیت آن بررسی می گردد .در این کار پژوهشی تلاش بر این است که با استفاده از طراحی آزمایش و افزایش فلزات سریم و تنگستن به عنوان عامل بهبود دهنده به ساختار کاتالیزوری که بیشترین حذف NO را در دماهای پایین دارد دست یافته شود .نتایج مدل سازی نشان داد که مدل حاصل برای روش تلقیح تطابق بیشتری با نتایج تجربی نسبت به مدل حاصله برای روش هم رسوبی داراست که مقدار R۲ برابر با ۹۷۱۵/۰ موید این امر است .در ادامه شرایط تهیه کاتالیزور درحالت بهینه برای بررسی تاثیر فلزات سریم و تنگستن حفظ گردید .مشاهده شد که با افزایش ۱۵ درصد وزنی سریم راندمان در دماهای پایین تر بهبود یافته و انتخاب پذیری به محصول مطلوب نیتروژن افزایش می یابد .در دمای ۳۰۰ o C راندمان ۶۱ درصدی در فرایند حذف NO داشته و میزان درصد تبدیل به محصول بی اثرN۲ ، ۶۰ درصد است .همچنین نتایج آزمایش نشان داد که با افزایش ۱۵ درصد وزنی تنگستن میزان تبدیل در دماهای بالاتر افزایش یافته و انتخاب پذیری به محصول مطلوب N۲ افزایش می یابد .در دمای ۳۵۰ o C راندمان ۷۱ درصدی در فرایند حذف NO داشته و میزان درصد تبدیل به محصول بی اثرN۲ ، ۷۰ درصد است در حضور هم زمان تنگستن و سریم بر روی کاتالیزورTiO۲ - V۲O۵با ساختار بهینه راندمان به مراتب افزایش یافته و در دماهای پایین به بازده بسیار بالایی می توان دست یافت .نتایج نشان داد که کاتالیزورTiO۲ - V۲O۵بهینه با مجموع ۱۵ درصد وزنی سریم و تنگستن) درصد برابر وزنی از سریم و تنگستن (در دمای ۳۰۰ o C راندمان ۷۶ درصدی در فرایند حذف NO داشته و میزان درصد تبدیل به محصول بی اثرN۲ ، ۷۴ درصد است
Text of Note
Pollutant releasing from fossil fuel consumption has a major role in environmental pollution and can cause several damages to human life. Nitrogen Oxides are among the main air pollutants. Selective catalytic reduction is one of the best methods for NOx elimination. This process is based on the nature and form of catalyst and kind of reductant. Properties of the catalysts used in this process (type components, structure, surface area and chemical and thermal stability), have a direct effect on the efficiency and selectivity of NOx removal. Mixed Metal Oxides which are oxygenated metals have good reductablity and Oxygen mobility and so can be considered as a new kind of Nano-catalysts in oxidation-reduction process. Preparation methods of these catalyst have a high effect in their chemical and surface properties. Nowadays many of commercially catalysts for NOx removal are based on Vanadium, Titanium which have high resistance to SO2 and H2O. Optimizing the structure of Vanadium - Titanium based Mixed Metal Oxide Nanocatalysts (prepared by Impregnation and Co-Precipitation) is the aim of this research. In order to achieve optimum catalyst structure the response surface methodology was used. The best catalyst with optimal structure was selected and the effect of other elements in its activity evaluated.Modeling results showed that the resulting model for impregnation method is more in tune with the experimental results (In compare with Co-pricipitation method).The R2 value of 0.9715 can proof this matter. In the following, in the evaluating the effect of cerium and tungsten metals the optimal state of the catalyst preparation was maintained. It was observed that with promoting with 15 by weight of cerium loadig the efficiency at lower temperatures was improved and also, selectivity to the desired product nitrogen was increased. Test results also showed that at higher temperatures with promoting with 15 wt tungsten loading the conversion rate and selectivity to the desired product N2 was increased. In the presence of tungsten and cerium at the same time, on V2O5-TiO2 catalyst, efficiency significantly enhanced and high efficiency can be achieved at low temperatures. The results showed that optimized V2O5-TiO2 catalyst with a total of 15 weight percent cerium and tungsten (equal percentage by weight of cerium and tungsten) at 300 oC had 76 efficiency for NO removal and Yield NO to N2 was 74