بررسی تأثیر کاتالیست زئولیتی در فرایند هم‌تف‌کافت پلی‌اتیلن سبک و چوب صنوبر

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 12، دوره 16، شماره 3، آذر 1401، صفحه 135-157   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1956008.2027

نویسندگان

سپیده به نام¹؛ مرتضی قلی زاده^{* 2}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

²استادیاردانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

       در این پژوهش، تأثیر کاتالیست زئولیت بر فرایند تف­کافت مخلوط چوب صنوبر و پلی­اتیلن سبک بررسی شد. بدین منظور، در یک واکنشگاه با ابعاد آزمایشگاهی، 15 گرم از این مخلوط بارگذاری شد و تف­کافت مخلوط در دمای C° 500، در فشار اتمسفریک و در جو گاز نیتروژن انجام پذیرفت. افزودن کاتالیست زئولیت A4 به مخلوط تف­کافت موجب افزایش مقدار قطران تولیدی شد. قطران تولیدی دارای دو گروه ترکیب­های آلیفاتیکی و آروماتیکی بود. کاتالیست، مقدار مواد آروماتیک موجود در قطران را نیز افزایش داد و با اکسیژن‌زدایی موجب بهبود کیفیت قطران شد. با توجه به تصویرهای SEM مشخص شد که ساختار زغال ­های تولیدشده از فرایند تف­کافت گرمایی و کاتالیستی، مشابه با ساختار چوب صنوبر بود با این تفاوت که زغال کاتالیستی تخلخل بیشتری داشت. طیف ­های FTIR نشان داد که افزودن کاتالیست موجب اکسیژن‌زدایی اندکی از سطح موم به­ دست آمده از تف­کافت کاتالیستی می­ شود و مقدار موم تولید شده را کاهش می­ دهد. این نتیجه ­ها نشان داد که کاتالیست زئولیت A4 تمایل به اکسیژن‌زدایی از سطح فراورده دارد. با توجه به الگوهای XRD و تجزیه عنصری، مشخص شد به مقدار خیلی کمی کک پس از واکنش، بر کاتالیست تشکیل می­ شود.

کلیدواژه‌ها

تف کافت؛ چوب صنوبر؛ زئولیت؛ پلی‌اتیلن سبک

مراجع

[1] Achilias, D.S.; Roupakias, C.; Megalokonomos, P.; Lappas, A.A.; Antonakou, E.V.; J. Hazard. Mater. 149, 536–542, 2007.

[2] Abnisa, F.; Daud, W.; Energy Convers. Manag. 87, 71–85, 2014.

[3] Park, Y.K.; Jung, J.; Ryu, S.; Lee, H.W.; Siddiqui, M.Z.; Jae, J.; Watanabe, A.; Kim, Y.M.; Appl. Energy, 250,1706–1718, 2019.

[4] Önal, E.; Uzun, B.B.; Pütün, A.E.; Energy Convers. Manag. 78, 704–710, 2014.

[5] Oyedun, A.O.; Gebreegziabher, T.; Denny, K.S. Ng; Hui, C.W.; Energy 1, 1–9, 2014.

[6] Ryua, H.W.; Tsang, Y.F.; Lee, H.W.; Jae, J.; Jung, S.C.; Lam, S.S.; Park, E.D.; Park, Y.K.; Chem. Eng. Sci. 373, 375–381, 2019.

[7] Ephraim, A.; Minh, D.P.; Lebonnois, D.; Peregrina, C.; Sharrock, P.; Nzihou, A.; Fuel 231, 110–117, 2018.

[8] Lin, X.; Kong, L.; Zhang, D.; Cai, H.; Lei, H.; Renew. Energy 164, 87–95, 2021.

[9] Paradela, F.; Pinto, F.; Gulyurtlu, I.; Cabrita, I.; Lapa, N.; Clean Technol. Environ. Policy 11, 115–122, 2009.

[10] Li, C.; Zhang, C.; Gholizadeh, M.; Hu, X.; J. Hazard. Mater. 339, 1-15, 2020.

[11] Hassan, H.; Lim, J.K.; Hameed, B.H.; Bioresour. Technol. 221, 645–655, 2016.

[12] Xue, Y.; Kelkar, A.; Bai, X.; Fuel 166, 227–236, 2016.

[13] López, A.; de Marcoa, I.; Caballero, B.M.; Laresgoiti, M.F.; Adrados, A.; Aranzabal, A.; Appl. Catal. B: Environ. 104, 211–219, 2011.

[14] Imran, A.; Bramer, E.A.; Seshan, K.; Brem, G.; Biofuel Res. J. 20, 872-885, 2018.

[15] Fan, L.; Chen, P.; Zhang, Y.; Liu, S.; Liu, Y.; Wang, Y.; Dai, L.; Ruan, R.; Bioresour. Technol. 225, 199–205, 2017.

[16] Prabir, B.; “Biomass Gasification and Pyrolysis”, Elsevier, the Boulevard, Langford Lane, Kidlington, Oxford, 2010.

[17] Gašparovič, L.; Koreňová, Z.; Jelemenský, Ľ.; Chemical Papers 64, 174-181, 2010.

[18] Alcock, C.B.; “Thermochemical Processes.”, 1th Edition, University of Norte Dame, USA, 2000.

[19] Scott, D.S.; Piskorz, J.; Radlein, D.; Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 24, 581-588, 1985.

[20] Fagbemi, L.; Khezami, L.; Capart, R.; Appl. Energy 69, 293-306, 2001.

[21] Onay, O.; Kockar, OM.; Renew. Energy 28, 2417-2433, 2003.

[22] Zheng, Y.; Tao, L.; Yang, X.; Huang, Y.; Liu, C.; Zheng, Z.; J. Anal. Appl. Pyrolysis, 133, 185-197, 2018.

[23] Chi, Y.; Xue, J.; Zhuo, J.; Zhang, D.; Liu, M.; Yao, K.; Sci. Total Environ. 633, 1105–1113, 2018.

[24] Janković, B.; Manić, N.; Dodevski, V.; Popović, J.; Rusmirović, J.D.; Tošić, M.; Fuel 238, 111–128, 2019.

[25] Lam, S.; Russell, A.D.; Lee, C.; Chase, H.A.; Fuel 92, 327–339, 2012.

[26] Schnitzer, M.I.; Monreal, C.M.; Facey, G.; Fransham, P.B.; J. Environ. Sci. Health B 42, 71-77, 2007.

[27] Sophonrat, N.; Yang, W.; Energy Procedia 142, 315–320, 2017.

[28] Hamouya, M.; Mahir, A.; EL Idrissi, M.C.; Int. J. Eng. Res. Technol. 3, 210-215, 2014.

[29] Bahoria, B.V.; Parbat, D.K.; Nagarnaik, P.B.; Mater. Today: Proc. 5, 1432–1438, 2018.

[30] Dong, Y.; Yan, Y.; Wang, K.; Li, J.; Zhang, S.; Xia, C,; Shi, S.Q.; Cai, L.; Eur. J. Wood Wood Prod. 74, 177–184, 2016.

[31] Kloss, S.; Zehetner, F.; Dellantonio, A.; Hamid, R.; Ottner, F.; Liedtke, V.; Schwanninger, M.; Gerzabek, M.H.; Soja, G.; J. Environ. Qual. 41, 990-1000, 2012.

[32] Chen, H.; Bahmani, M.; Humar, M.; Cheng, D.; Forests 11, 1-14, 2020.

[33] Amini, E.; Safdari, M.S.; DeYoung, J.T.; Weise, D.R.; Fletcher, T.H.; Fuel 235, 1475-1491, 2019.

[34] Sogancioglu, M.; Yel, E.; Ahmetli, G.; J. Clean. Prod. 165, 369-381, 2017.

[35] Williams, P.T.; Williams, E.A.; J. Anal. Appl. Pyrolysis 51, 107–126, 1991.

[36] Fraijo, P.H.; Smolentseva, E.; Simakov, A.; José-Yacaman, M.; Acosta, B.; Micropor. Mesopor. Mat. 312, 1-50, 2020.

[37] Klaimy, S.; Ciotonea, C.; Dhainaut, J.; Royer, S.; Casetta, M.; Duquesne, S.; Tricot, G.; Lamonier, J.F.; ChemCatChem 12, 1109-1116, 2020.

[38] Wang, P.; Sun, Q.; Zhang, Y.; Cao, J.; Materials 12, 1-12, 2019.

[39] Yang, L.; Qian, X.; Yuan, P.; Bai, H.; Miki, T.; Men, F.; Li, H.; Nagasaka, T.; J. Clean. Prod. 212, 250-260, 2019.