…………………………………………………………………………………………………………………………………………………42

 

2-2. اثر میزان گوگرد موجود در سوخت‌های مصرفی بر تشکیل ترکیبات آلاینده………………………………….43

 

2-3. قوانین جهانی برای میزان گوگرد مجاز سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها………………………………………..45

 

2-4. استانداردها و میزان گوگرد سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌های ایران……………………………………………..46

 

2-5. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های تولیدی پالایشگاه‌ها…………………………………………………………46

 

2-6. روش‌های مختلف گوگردزدایی………………………………………………………………………………………………………….47

 

2-7. گوگردزدایی با استفاده از هیدرژن (HDS)………………………………………………………………………………………48

 

2-7-1. واکنش‌پذیری ترکیبات گوگردی در HDS………………………………………………………………………………….49

 

2-8. گوگردزدایی بدون استفاده از هیدرژن………………………………………………………………………………………………50

 

2-9. گوگردزدایی فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………………………50

 

    فصل سوم: مواد و روش‌ها

 

3-1. دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده در آزمایشگاه…………………………………………………………………………………59

 

3-2. مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمایشگاه…………………………………………………………………………………………60

 

3-3. روش انجام آزمایشات………………………………………………………………………………………………………………………….62

 

3-3-1. نانو فوتوکاتالیست‌های مورد استفاده……………………………………………………………………………………………..62

 

3-3-2. آماده‌سازی پایه : سنتز نانوزئولیت فوجاسیت NaX……………………………………………………………………..64

 

3-3-3. روش‌های سنتز و مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها………………………………………………………………………65

 

3-4. تعیین Band-gap………………………………………………………………………………………………………………………………..99

 

3-5. فرآیندهای فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………………………………………………….100

 

3-6. خوراک مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………………….100

 

3-7. فوتوراکتور طراحی شده……………………………………………………………………………………………………………………..101

 

3-8. آنالیز خوراک و محصولات………………………………………………………………………………………………………………….103

 

3-9. کالیبراسیون دستگاه کروماتوگرافی گازی………………………………………………………………………………………….105

 

3-9-1. رسم منحنی کالیبراسیون……………………………………………………………………………………………………………..105

 

3-10. روش انجام تست‌های گوگردزدایی فوتوکاتالیستی………………………………………………………………………….108

 

3-11. مطالعه‌ی ایزوترمیک فرآیند…………………………………………………………………………………………………………….109

 

3-12. مطالعه‌ی سینتیک فرآیند……………………………………………………………………………………………………………….137

 

3-13. بررسی عملکرد فوتوکاتالیست Pcat(29) درگوگردزدایی نمونه‌ی واقعی……………………………………….140

 

   فصل چهارم: نتایج

 

4-1. سنتز و مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX ……………………………………………………………………………..143

 

4-1-1. تأثیر پارامترهای مختلف در سنتز زئولیت NaX ………………………………………………………………………….143

 

4-1-2. تفسیر نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوزئولیت فوجاسیت NaX…………………………………………………145

 

4-2. تفسیر و تجزیه، تحلیل نتایج آنالیزهای مشخصه‌یابی نانوفوتوکاتالیست‌ها……………………………………….148

 

4-2-1. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(1)……………………………………………………………..148

 

4-2-2. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(2)…………………………………………………………….149

 

4-2-3. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(3)…………………………………………………………….150

 

4-2-4. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(5)…………………………………………………………….152

 

4-2-5. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(12)………………………………………………………….153

 

4-2-6. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(14)………………………………………………………….154

 

4-2-7. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(16)………………………………………………………….155

 

4-2-8. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(19)………………………………………………………….157

 

4-2-9. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(23)………………………………………………………….159

 

4-2-10. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(24)……………………………………………………….161

 

4-2-11. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(25)………………………………………………………..162

 

4-2-12. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(26)………………………………………………………..163

 

4-2-13. تفسیر نتایج مشخصه‌یابی برای  فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………..166

 

4-3. تفسیر نتایج حاصل از اندازه‌گیری Band-gap…………………………………………………………………………………172

 

4-4. درصد تبدیل…………………………………………………………………………………………………………………….173

 

4-5. بررسی تاثیر پارامترهای مؤثر در بازده فرآیند گوگردزدایی اکسایشی فوتوکاتالیستی……………………173

 

4-6. تفسیر نتایج سایرآزمایشات فوتوراکتوری گوگردزدایی…………………………………………………………………….188

 

4-6-1. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (الف)……………………………………188

 

4-6-2. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ج)………………………………………191

 

4-6-3. مقایسه‌ی میان کل فوتوکاتالیست‌های Loading در گوگردزدایی……………………………………………..193

 

4-6-4. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (د)……………………………………….193

 

4-6-5. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ه)……………………………………….195

 

4-6-6. نتایج حاصل از آزمایشات گوگردزدایی با فوتوکاتالیست‌های گروه (ت)……………………………………..199

 

4-7. تعیین نوع فرآیند به کار گرفته شده در این تحقیق جهت گوگردزدایی………………………………………..203

 

4-8. محاسبه‌ی ممان دوقطبی به روش تئوری شیمی کوانتومی……………………………………………………………204

 

4-9. آنالیز خوراک و محصولات……………………………………………………………………………………………………………….205

 

4-9-1. چگونگی تفسیر نتایج کمی به دست آمده از دستگاه GC-MS………………………………………………..205

 

4-9-2. چگونگی تفسیر نتایج کیفی حاصل از آنالیز GC-MS……………………………………………………………….206

 

4-10. مطالعات سینتیکی واکنش……………………………………………………………………………………………………………210

 

4-10-1. بررسی تطابق با مدل‌های سینتیکی………………………………………………………………………………………..214

 

4-11. تفسیر نتایج آزمایش‌های گوگردزدایی نمونه واقعی گازوئیل………………………………………………………214

 

   فصل پنجم: بحث و پیشنهادات

 

5-1. نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………….218

 

5-2. پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………………………221

 

منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….222

 

خلاصه انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………233

 

ضمایم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..235

 

فهرست جداول

 

عنوان                                                                                                                                 صفحه

 

جدول 1-1. انرژی فاصلۀ نواری مورد نیاز برای برانگیختگی نیمه هادی‌ها…………………………………………….9

 

جدول 2-1. ساختار مولکولی ترکیبات گوگردی و مکانیسم گوگردزدایی آن‌ها…………………………………….49

 

جدول 3-1. مشخصات اکسیدانت H2O2………………………………………………………………………………………………..60

 

جدول 3-2. مشخصات نانوفوتوکاتالیستTiO2 (P25)  مورد استفاده در آزمایش…………………………………61

 

جدول 3-3. لیست فوتوکاتالیست‌های سنتز شده جهت گوگردزدایی ترکیبات نفتی………………………………………63

 

جدول 3-4. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (الف)……………………………………..68

 

جدول 3-5. نتایج آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست‌های سنتز شده گروه (د)………………………………………..77

 

جدول 3-6. خواص فیزیکی- شیمیایی اجزای خوراک مورد استفاده……………………………………………………101

 

جدول 3-7. نتایج اندازه‌گیری گوگرد کل، با دستگاه Total Sulfur X-ray Analyzer………………………141

 

جدول 4-1. شرایط سنتز برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………..143

 

جدول 4-2. نتایج به دست آمده از آنالیز BET/BJH……………………………………………………………………………169

 

جدول 4-3. مقایسه‌ی نتایج حاصل از تغییر جرم كاتالیست در میزان راندمان……………………………………174

 

جدول 4-4. تاثیر درصدهای وزنی مختلف دوپه شده در میزان راندمان………………………………………………176

 

جدول 4-5. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مقدار اكسیدانت كمكی در میزان راندمان…………………………178

 

جدول 4-6. مقایسه نتایج حاصل از تغییر مدت زمان تابش‌دهی در میزان راندمان…………………………….180

 

جدول 4-7. مقایسه نتایج حاصل از نوع تابش نور در میزان راندمان……………………………………………………182

 

جدول 4-8. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش 10 برابری حجم خوراك اولیه………………………………184

 

جدول 4-9. مقایسه‌ی نتایج تغییر بازده با افزایش دو برابری حجم خوراك اولیه………………………………..185

 

جدول 4-10. لیست فوتوكاتالیست‌های سنتز شده با راندمان تخریب بالا……………………………………………187

 

جدول 4-11. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “الف” در گوگردزدایی……………………………………..189

 

جدول 4-12. ارتباط میان میزان TiO2(P25) بارگذاری شده با درصد كاهش DBT…………………………190

 

جدول 4-13. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “ج” در گوگردزدایی……………………………………….192

 

جدول 4-14. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “د” در گوگردزدایی………………………………………..194

 

جدول 4-15. ارتباط میان میزان TiO2(P25) دوپه شده با درصد كاهش DBT………………………………..195

 

جدول 4-16. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های بخش (ه- I) در گوگردزدایی……………………………………196

 

جدول 4-17. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های بخش (ه- II) در گوگردزدایی………………………………….198

 

جدول 4-18. مقایسه كارایی فوتوكاتالیست‌های گروه “ت” در گوگردزدایی……………………………………….199

 

جدول 4-19. راندمان گوگردزدایی در نتیجه‌ی فرآیند جذب سطحی در زئولیت……………………………….203

 

جدول 4-20. نتایج آزمایش‌های سینتیكی با كاتالیست (  Ni(%8)/TiO2/zeolite NaX)………………..210

 

جدول 4-21. نتایج نمودارهای مربوط به معادلات سینتیكی……………………………………………………………….213

 

جدول 4-22. ثابت‌های مدل سینتیكی لاگرگرن…………………………………………………………………………………..213

 

جدول 4-23. ثابت‌های ‌مدل سینتیكی الوویچ………………………………………………………………………………………213

 

جدول 4-24. ثابت‌های مدل سینتیكی بلانچارد…………………………………………………………………………………..214

 

جدول 4-25. نتایج راندمان گوگردزدایی روی نمونه واقعی گازوئیل……………………………………………………215

 

فهرست نمودارها

 

عنوان                                                                                                                                 صفحه

 

نمودار 4-1. حلقه هیسترسیس تجربی………………………………………………………………………………………………….170

 

نمودار 4-2. نمودار حجم حفره بر حسب قطر حفره……………………………………………………………………………..171

 

نمودار 4-3. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار جرم كاتالیست…………………………………………………….174

 

نمودار 4-4. روند تغییر بازده با تغییر میزان دوپانت……………………………………………………………………………..176

 

نمودار 4-5. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی مقادیر متفاوت دوپانت……………………………………………177

 

نمودار 4-6. منحنی روند تغییر بازده با تغییر مقدار اکسیدانت H2O2………………………………………………….178

 

نمودار 4-7. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه‌ی تغییر مقدار اکسیدانت H2O2…………………………………178

 

نمودار 4-8. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر مدت زمان تابش‌دهی……………………………………….180

 

نمودار 4-9. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه تغییر نوع تابش نور…………………………………………………….182

 

نمودار 4-10. مقایسه‌ی میزان راندمان در نتیجه افزایش حجم خوراك اولیه………………………………………184

 

نمودار 4-11. مقایسه‌ی‌ میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (الف)………………………………………….189

 

نمودار 4-12. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (الف)……………………..191

 

نمودار 4-13. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (ج)………………………………………………..192

 

نمودار 4-14. مقایسه میزان راندمان بین كل فوتوكاتالیست‌های Loading………………………………………..193

 

نمودار 4-15. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (د)…………………………………………………194

 

نمودار 4-16. روند تغییر بازده با تغییر میزان TiO2(P25) در فوتوکاتالیست‌های (د)…………………………195

 

نمودار 4-17. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه “ه”………………………………………………..199

 

نمودار 4-18. مقایسه میزان راندمان بین فوتوكاتالیست‌های گروه (ت)………………………………………………200

 

نمودار 4-19. مقایسه میزان راندمان با کاتالیست‌های  Dopping دو و سه جزئی………………………………201

 

نمودار 4-20. مقایسه میزان راندمان گوگردزدایی اكسایشی، میان كل فوتوكاتالیست‌‌ها……………………..202

 

نمودار 4-21. نمودار نتایج qt بر حسب t……………………………………………………………………………………………….211

 

نمودار 4-22. نمودار نتایج مدل سینتیکی لاگرگرن (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………211

 

نمودار 4-23. نمودار نتایج مدل سینتیکی الوویچ (سینتیک شبه مرتبه‌ی اول)………………………………….212

 

نمودار 4-24. نمودار نتایج مدل سینتیکی بلانچارد (سینتیک شبه مرتبه‌ی‌ دوم)……………………………212

 

فهرست اشکال

 

عنوان                                                                                                                                 صفحه

 

شکل 1-1. مقایسه انرژی فعالسازی همراه/بدون كاتالیزور………………………………………………………………………6

 

شکل 1-2. ساختار نیمه رسانا………………………………………………………………………………………………………………….8
شکل 1-3. افزایش شکاف انرژی در راستای کاهش تعداد ذرات…………………………………………………………….11

 

شکل 1-4. شماتیک فرآیند فوتوکاتالیستی……………………………………………………………………………………………..13

 

شکل 1-5. تراز انرژی فلز………………………………………………………………………………………………………………………….16

 

شکل 1-6. توزیع اندازه حفره‌‌ها در جاذب‌های مختلف……………………………………………………………………………22

 

شکل 1-7. شماتیک دستگاه آزمایشگاهی برای واکنش‌های هیدروکراکینگ کاتالیستی……………………….39

 

شکل 2-1. اثر میزان گوگرد در سوخت دیزل روی ذرات معلق خروجی موتورهای دیزلی…………………….43

 

شکل 2-2. اثر میزان گوگرد بر تبدیل اکسیدهای نیتروژن……………………………………………………………………..44

 

شکل 2-3. توزیع ترکیبات گوگردی در سوخت‌های مورد استفاده در صنایع حمل و نقل…………………….47

 

شکل 2-4. فرآیندهای متفاوت گوگردزدایی……………………………………………………………………………………………47

 

شکل 2-5. شمایی از فرآیند HDS………………………………………………………………………………………………………….48

 

شکل 2-6. انواع ترکیبات گوگردی و سرعت واکنش HDS آن‌ها را برحسب نقطه جوش…………………….50

 

شکل 3-1. تصویر SEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61

 

شکل 3-2. تصویر TEM نمونه TiO2 (P25)…………………………………………………………………………………………..61

 

شکل 3-3. دیفراکتوگرام XRD نانوزئولیت فوجاسیت NaX با درجه کریستالیته‌ی بالا………………………..64

 

شکل 3-4. تصویر SEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65

 

شکل 3-5. تصویر TEM نانوزئولیت NaX……………………………………………………………………………………………..65

 

شکل 3-6. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(1)…………………………………………………………………69

 

شکل 3-7. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(1)………………………………………………………………………………69

 

شکل 3-8. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(2)…………………………………………………………………70

 

شکل 3-9. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(2)………………………………………………………………………………70

 

شکل 3-10. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(3)………………………………………………………………71

 

شکل 3-11. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(3)……………………………………………………………………………71

 

شکل 3-12. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(5)………………………………………………………………72

 

شکل 3-13. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-الف)………………………………………………….73

 

شکل 3-14. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ب)……………………………………………………74

 

شکل 3-15. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ج)…………………………………………………….76

 

شکل 3-16. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(12)……………………………………………………………78

 

شکل 3-17. آنالیز XRF برای فوتوکاتالیست Pcat(12)…………………………………………………………………………78

 

شکل 3-18. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(14)……………………………………………………………79

 

شکل 3-19. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-د)…………………………………………………….80

 

شکل 3-20. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………82

 

شکل 3-21. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………………….82

 

شکل 3-22. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………84

 

شکل 3-23. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(19)………………………………………………………………………84

 

شکل 3-24. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (I) (3-3-3-ه)……………………………………………….86

 

شکل 3-25 . دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(23)…………………………………………………………..88

 

شکل 3-26. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………………….88

 

شکل 3-27. تصاویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (II) (3-3-3-ه)………………………………………………89

 

شکل 3-28. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(24)……………………………………………………………90

 

شکل 3-29. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست بخش (III) (3-3-3-ه)……………………………………………………90

 

شکل 3-30. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(25)……………………………………………………………91

 

شکل 3-31. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………92

 

شکل 3-32. تصویر SEM برای فوتوکاتالیست Pcat(26)………………………………………………………………………93

 

شکل 3-33. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (IV) (3-3-3-ه)…………………………………………….93

 

شکل 3-34. تصویر مربوط به فوتوکاتالیست‌های بخش (3-3-3-ت)…………………………………………………….96

 

شکل 3-35. دیفراکتوگرام XRD برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………97

 

شکل 3-36. نتایج FESEM برای فوتوکاتالیست Pcat(29) پس از کلسیناسیون………………………………….97

 

شکل 3-37. نتایج EDXA برای فوتوکاتالیست Pcat(29)……………………………………………………………………..98

 

شکل 3-38. نتایج BET/BJH  برای فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………………98

 

شکل 3-39. طیف جذبی نانوذرات TiO2 و Pcat (29) دیسپرس شده در رزین اپوکسی………………………100

 

شکل 3-40. نماهایی از راکتور فوتوشیمیایی طراحی شده جهت فرآیند گوگردزدایی…………………………..101

 

شکل 3-41. شمایی از دستگاه GC-MS………………………………………………………………………………………………..105

 

شکل 3-42. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 10……………………………………………106

 

شکل 3-43. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 50……………………………………………106

 

شکل 3-44. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 100…………………………………………107

 

شکل 3-45. کروماتوگرام GC-MS مربوط به نمونه استاندارد (ppm) 200…………………………………………107

 

شکل 3-46. منحنی کالیبراسیون دستگاه  GC-MS……………………………………………………………………………..108

 

شکل 3-47. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (4-الف)…………………………………………………………….110

 

شکل 3-48. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (11-ب)……………………………………………………………112

 

شکل 3-49. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (15-ج)…………………………………………………………….114

 

شکل 3-50. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (18-د)……………………………………………………………..115

 

شکل 3-51. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (23-د)……………………………………………………………..117

 

شکل 3-52. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (26-د)……………………………………………………………..118

 

شکل 3-53. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (38-د)……………………………………………………………..122

 

شکل 3-54. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (40-د)……………………………………………………………..123

 

شکل 3-55. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (42-د)……………………………………………………………..124

 

شکل 3-56. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (48-ه)………………………………………………………………126

 

شکل 3-57. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (51-ه)……………………………………………………………..127

 

شکل 3-58. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (53-ه)……………………………………………………………..128

 

شکل 3-59. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (54-ه)……………………………………………………………..129

 

شکل 3-60. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (55-ه)……………………………………………………………..130

 

شکل 3-61. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (57-ه)………………………………………………………………131

 

شکل 3-62. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (61-ه)………………………………………………………………132

 

شکل 3-63. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (62-ه)………………………………………………………………133

 

شکل 3-64. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (63-ه)………………………………………………………………134

 

شکل 3-65. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (66-ز)………………………………………………………………135

 

شکل 3-66. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (I)……………………………………………..136

 

شکل 3-67. کروماتوگرام GC-MS مربوط به آزمایش (68-ز)، بخش (II)……………………………………………137

 

شکل 4-1. تصاویر SEM برای نمونه‌های مختلف نانوزئولیت NaX……………………………………………………….144

 

شکل 4-2. دیفراکتوگرام XRD  نانوزئولیت NaX به همراه اندیس‌‌های میلر هر پیک…………………………145

 

شکل 4-3. تصویر SEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX  با بزرگ‌نمایی (nm) 500………………………..147

 

شکل 4-4. تصویر TEM نانوذرات زئولیت فوجاسیت NaX………………………………………………………………147

 

شکل 4-5. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(1) به همراه اندیس‌های میلر………………………………148

 

شکل 4-6. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(2) به همراه اندیس‌های میلر………………………………150

 

شکل 4-7. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(3) به همراه اندیس‌های میلر………………………………151

 

شکل 4-8. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(5) به همراه اندیس‌های میلر………………………………152

 

شکل 4-9. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(12) به همراه اندیس‌های میلر…………………………….153

 

شکل 4-10. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(14) به همراه اندیس‌های میلر………………………….154

 

شکل 4-11. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(16) به همراه اندیس‌های میلر………………………….155

 

شکل 4-12. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(16)……………………………………………………………….156

 

شکل 4-13. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(16)………………………………………….157

 

شکل 4-14. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(19) به همراه اندیس‌های میلر………………………….158

 

شکل 4-15. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(19)……………………………………………………………….159

 

شکل 4-16. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(23) به همراه اندیس‌های میلر………………………….160

 

شکل 4-17. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(23)……………………………………………………………….161

 

 

شکل 4-18. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(24) به همراه اندیس‌های میلر………………………….162

 

شکل 4-19. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(25) به همراه اندیس‌های میلر………………………….163

 

شکل 4-20. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(26) به همراه اندیس‌های میلر………………………….164

 

شکل 4-21. تصویر SEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(26)……………………………………………………………….165

 

شکل 4-22. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(26)………………………………………….166

 

شکل 4-23. دیفراکتوگرام XRD فوتوکاتالیست Pcat(29) به همراه اندیس‌های میلر………………………….167

 

شکل 4-24. تصویر FESEM مربوط به فوتوکاتالیست Pcat(29)………………………………………………………….168

 

شکل 4-25. طیف سنجی پاشندگی انرژی اشعه ایکس نانوذرات Pcat(29)………………………………………….169

 

شکل 4-26. شکل واقعی حلقه‌ی هیسترسیس نوع (D) و شکل شماتیک حفره‌ها……………………………….171

 

شکل 4-27. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی قبل از فرآیند گوگردزدایی………………………………………205

 

شکل 4-28. نتایج کمی آنالیز GC-MS، نمونه‌ی بعد از فرآیند گوگردزدایی……………………………………….206

 

شکل 4-29. کروماتوگرام حاصل از آنالیز GC-MS، مربوط به نمونه بعد از گوگردزدایی……………………..207

 

شکل 4-30. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..207

 

شکل 4-31. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208

 

شکل 4-32. نتایج Mass حاصل از آنالیز نمونه‌ی مربوط به بعد از گوگردزدایی…………………………………..208

 

شکل 4-33. محصول تولید شده در نتیجه‌ی فرآیند تخریب فوتوکاتالیستی………………………………………..210

 

خلاصه فارسی

 

مطابق استانداردهای جهانی، گوگرد موجود در سوخت‌های مورد استفاده در صنعت حمل و نقل به عنوان یكی از مهمترین صنایع آلایندگی باید حدود ppmw10 كاهش یابد و این در حالی است كه بسیاری از پالایشگاه‌های دنیا، سوخت‌هایی با میزان گوگرد بیش از ppmw1000 تولید می‌كنند. یكی از روش‌های نوین و مقرون
به صرفه كاهش گوگرد از بین تمامی روش‌های موجود روش‌های اكسیداسیون فوتوكاتالیستی می‌باشد.

 

در تحقیق حاضر، ‌30 نانوفوتوكاتالیست متفاوت با نسبت‌های بارگذاری و دوپینگ و همچنین با مقادیر درصد وزنی متفاوت از فلزهای كروم، نقره، سریم‌، مس و نیكل دوپه شده، طراحی،‌ ساخته و با استفاده از تكنیك‌های مشخصه‌یابی XRD، XRF، FESEM، EDXA، TEM و BET/BJH مورد بررسی قرار گرفتند. پایه‌ی زئولیتی به كار رفته در ساخت اكثر فوتوكاتالیست‌ها، نانوزئولیت فوجاسیت NaX می‌باشد كه به روش هیدروترمال سنتز شده است.

 

از بین تمام نانوفوتوكاتالیست‌های مورد استفاده در این پروژه، فوتوكاتالیست با تركیب درصد 8% وزنی نیكل دوپه شده در تیتانیوم دی اكسید بر پایه‌ی نانوزئولیت NaX، تهیه شده به روش سل-ژل،‌ با ساختار كریستالی تتراگونال، به عنوان كاتالیست منتخب در فرآیند گوگردزدایی اكسایشی مدنظر در این تحقیق تعیین گردید. میزان راندمان در آزمایش بهینه توسط كاتالیست مذكور و تحت تابش نور مرئی، 99/99% به دست آمد.

 

میانگین سایز نانوذرات به دست آمده از روش دبای-شرر 95/50 نانومتر محاسبه گردید كه در توافق خوبی با نتایج میكروسكوپ الكترونی (36/50 نانومتر) می باشد. میزان كریستالیته‌ی این كاتالیست طبق روش WAXS بالای 95% و میزان توزیع ذرات نیكل در سطح كاتالیست به صورت میانگین 43/8% به دست آمد.

 

در آ‌زمایشات راكتوری گوگردزدایی فوتوكاتالیستی سوخت دیزل مدل كه شامل تركیب مقاوم دی بنزوتیوفن در حلال دكان (با میزان ppmw100گوگرد) می‌باشد،‌ در شرایط علمیاتی ملایم و بدون حضور هیدروژن انجام و تأثیر پارامترهای عملیاتی نظیر جرم كاتالیست، مقدار اكسیدانت، نوع و میزان تابش نور، میزان دوپانت و نوع كاتالیست بر بازده فرآیند، مورد بررسی قرار گرفت. اندازه‌گیری غلظت‌های اولیه و نهایی گوگرد و نیز تعیین محصولات حاصل از تخریب، ‌توسط دستگاه كروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS) انجام شده است.

 

مدل‌های سینتیكی شبه مرتبه‌ی اول لاگرگرن و الوویچ و مدل شبه مرتبه‌ی دوم بلانچارد برای واكنش تخریب فوتوكاتالیستی گوگرد در فوتوراكتور طراحی شده با سیستم ناپیوسته،‌ مورد مطالعه قرار گرفت و درجه واكنش و ثابت سرعت تعیین شد. با توجه به بالاترین ضریب هم‌بستگی مشخص گردید سینتیك واكنش از مدل شبه مرتبه‌ی اول پیروی و ثابت سرعت به دست آمده برابر با   048/0 می‌باشد.

 

یك نمونه گازوئیل نیز در شرایط بهینه مورد آزمایش قرار گرفت نتایج حاكی از كارایی تكنیك گوگردزدایی روی نمونه‌ی واقعی می‌باشد.

 

واژه‌های كلیدی: فوتوكاتالیست، تیتانیوم‌دی‌اكسید، نیكل، نانوزئولیت، گوگردزدایی،‌ دیزل،‌ دی‌بنزوتیوفن،

 

فصل اول

 

کلیات

 

1-1. نانو :

 

پسوند نانو به معنای یک میلیاردم (9-10) است. بنابراین فناوری‌ها و علوم نانو در حوزه‌هایی کار می‌کنند که ابعاد آنها در محدوده‌ی نانومتر می‌باشد.

 

1-1-1. علم نانو :

 

علم نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی و مولکولی می‌باشد که در این مقیاس کوچک، خصوصیات مواد با ویژگی‌هایشان در مقیاس بزرگ متفاوت است.