جذب بخارات تولوين توسط نانو زيوليت در بستر ثابت و سيال

Toluene vapors adsorption in the fixed and fluidized bed by Nano-Zeolite

سابقه و هدف: تولوين بعنوان يكي از مهمترين آلاينده ها در صنايع مختلفي مانند پتروشيمي و رنگ مطرح ميباشد. اين تركيب با تاثير سمي بر سيستم تنفسي و عصبي شناخته شده است. جذب حلالها بر روي بستر مناسب يك روش كنترل موثر براي تركيبات فرار مي باشد. جذب در بستر ساكن و سيال انجام مي يابد. هدف از اين مطالعه بررسي ميزان جذب بخارات تولوين بر روي بستر ثابت و سيالي از نانو زيوليت Y مي باشد. روش بررسي: بخارات تولوين در رنج غلظتي 100-30 پي پي ام به شكل ديناميك تهيه گرديد بطوريكه جريان ثابتي از بخارات تولوين در راكتور وجود داشت. با 2 گرم نانو زيوليت Y ميزان جذب بخارات تولوين با كمك دستگاه گاز كروماتوگرافي مجهز به دتكتور يونيزاسيون شعله اي بررسي شد. اثر فاكتورهاي مختلف مثل نوع بستر، دبي جريان هوا براي سيال سازي بستر، ميزان ظرفيت جذب بخارات تولوين مورد مطالعه قرار گرفت. يافته ها: در بررسي ميكروسكوپ الكتروني روبشي از نانو زيوليت Y قطر ذرات 59/8±34/154 نانومتر تخمين زده شد. جذب بخارات ديناميك تولوين با غلظت30-100 پي پي ام توسط 2 گرم نانو زيوليت Y در رنج زماني 50-40 دقيقه اشباع گرديد. نتايج نشان مي دهد دبي 3 ليتر بر دقيقه جريان مناسبي براي سيال سازي بستر فراهم ميسازد. ظرفيت جذب بستر ثابت 45/41 ميليگرم و بسترسيال 65/62 ميليگرم تولوين به ازاي 2 گرم نانو زيوليت Y ارزيابي شد. نتيجه گيري: كوچك شدن سايز ذرات جاذب سبب بالا بردن جذب مي گردد ولي چسبندگي ذرات در بستر ثابت كار آيي جاذب را كاهش مي دهد. در بسترسيال به دليل وجود جريان هوا چسبندگي ذرات نانو كاهشيافته و جذب بخارات تولوين افزايشيافته است. درنهايت ميتوان نتيجه گرفت بسترسيال براي جذب بر روي نانو ذرات مناسبتر از بستر ثابت مي باشد.

Background and Objectives: Toluene is one of the most contaminations in the industries such as petrochemicals and painting. This compound are known with toxic effect on the respiratory and nervous system. Adsorption of solvents in a suitable bed is an effective controlling method for volatile components. Adsorption have been evaluated in the fixed and fluidized bed. The goal of this study is investigation of toluene vapors adsorption on a fixed and fluidized bed of Nano-zeolite Y. Materials and Methods: Dynamic concentration of toluene vapors in the range of 30-100 ppm were obtained which stable flow of toluene vapors was generated. Toluene vapors adsorption with 2 g of Nano-zeolite Y was assessed by gas chromatography equipped with flame ionization detector. Various parameters such as type of bed, air flow rate for bed fluidization, and toluene absorption capacity was investigated. Results: Size of zeolite Y particle was estimated 154/34 ± 8/59 nm by scanning electron microscopy. Dynamic adsorption of toluene in the concentration of 30-100 ppm was saturated in the time of 40-50 min by 2 g Nano-zeolite Y. The results show flow rate of 3 L/min provide suitable flow for bed fluidization. Toluene vapors adsorption in the fluidized bed was higher than the fixed bed. Adsorption capacity of fixed and fluidized bed for 100 g of Nano-zeolite Y was evaluated 45/45 and 62/65 mg, respectively. Conclusion: Smaller particle size increased the adsorption level but adhesion of particles in the fixed bed reduce the adsorption efficiency. In the fluidized bed, due to air flow, adhesion of nanoparticles was reduced and the adsorption of toluene vapors have been increased. It can be concluded that fluidized bed of Nano-particles adsorption is better than fixed bed.