بهينه سازي آماري با استفاده از طراحي مركب مركزي براي فرايند هيدروژن زدايي اكسايشي سوخت LPG بر روي Fe/HZSM-5 در حضور ميدان الكتريكي خارجي

Statistical optimization using central composite design for the oxidative dehydrogenation process of LPG fuel on Fe/HZSM-5 in the presence of external electric field

تغيير سطح فرمي در سطح كاتاليست بر فعاليت كاتاليستي اثر مي گذارد. يك روش براي تغيير اين سطح، استفاده از ميدان الكتريكي خارجي در فرايند كاتاليستي هتروژن است. در اين پژوهش HZSM-5 بارگذاري شده با اكسيد فلز آهن در يك ميدان الكتريكي خارجي با قدرت مناسب براي تجزيه و تحليل فعاليت كاتاليزوري قرار داده شد. اين پژوهش اولين گزارش ارائه شده براي اثر تشديد زئوليت و ميدان الكتريكي خارجي براي توليد اولفين است كه فعاليت بالاتري نسبت به روش هاي معمول دارد. در ميدان الكتريكي ولتاژ بالا، نوار انرژي منحرف مي شود و انحراف نوار انرژي موجب افزايش فعاليت مي شود. طراحي آزمايش CCD با استفاده از نرم افزار Design-Expert 7.3 انجام شد تا ارتباط بين چهار متغير فرايندي، يعني: دما، شدت جريان الكتريكي، فاصله دو الكترود و مقدار بارگذاري فلز حاصل شود. مدل مربع براي متغيرهاي پاسخ معني دار بود. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه حداكثر مقدار بازده (50/42%) را مي توان در دماي 662/5 درجه سانتي گراد، شدت جريان الكتريكي ورودي 36/7 ميلي آمپر، فاصله دو الكترود 8 ميلي متر و بارگذاري فلز 3/67 درصد وزني به دست آورد.

The changes in the Fermi level at the catalyst surface affects the catalytic activity. One way to change this level is to use an external electric field in the heterogeneous catalytic process. In this research, HZSM-5 was loaded with iron oxide and inserted in an external electric field with the proper strength for analyzing the catalytic activity. This research is the first report presented for the synergistic effect of zeolite and external electric field to produce olefin, which has a higher activity than conventional methods. In a high voltage electric field, the energy band deviates leading to increased activity. The experimental design of the CCD was done using Design-Expert 7.3 software so that the relationship between the four process variables (temperature, electrical current, the distance between the two electrodes, and the amount of metal load) are obtained. The square model was significant for response variables. The results indicate that the maximum yield (50.42%) can be resulted at 662.5°C, 3.67mA intensity of the electric current input, 8mm distance between the two electrodes and 6.73 wt.% loading of the metal.