جذب تولوئن از جريان هواي آلوده با استفاده از كربن فعال پوشانده شده با اكسيدهاي فلزي منگنز و منيزيم

Toluene adsorption from waste air stream using activated carbon impregnated with manganese and magnesium metal oxides

زمینه و هدف: یكی از رایج­ترین روش­ های حذف آلاینده­ های فرار از هوا جذب سطحی است. در حال حاضر تحقیق بر روی جاذب­ های گزینش­ پذیر و ارزان با قابلیت بالای حذف آلاینده از نظر اقتصادی حائز اهمیت است. در این تحقیق كارائی جاذب­ های كامپوزیتی MnO/GAC و MgO/GAC برای جذب تولوئن از هوا در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفتند. روش بررسی: جاذب­ های MnO/GAC و MgO/GAC با روش سل-ژل تولید و با آنالیزهای BET، XRF و SEM تعیین مشخصات شدند. متغیرهای زمان ماند (0/5، 1، 1/5، 2و s 4)، غلظت تولوئن ورودی (100، 200، 300 و ppmv 400) و دمای هوای ورودی (25، 50، 75 و ˚C100) بعنوان پارامترهای عملكردی موثر بر فرایند جذب مورد مطالعه قرار گرفتند. كارائی جاذب­ های­ MgO/GAC و MnO/GAC بر اساس زمان نقطه شكست و ظرفیت جذب تعیین و از نظر آماری مقایسه شدند. یافته­ ها: زمان نقطه شكست ستون جاذب MgO/GAC و MnO/GAC با افزایش زمان ماند از 0/5 به  s4 به میزان 90% افزایش یافت. افزایش غلظت تولوئن ورودی از 100 به ppmv 400 باعث كاهش زمان نقطه شكست و افزایش ظرفیت جذب به ترتیب به میزان 65% و 39% برای MgO/GAC و 59% و 61/1% برای MnO/GAC شد. كارائی جاذبMgO/GAC  و MnO/GAC با افزایش دما از 25 به ˚C100 رابطه مستقیم داشت و به ترتیب 78% و 23% افزایش یافت. نتیجه­ گیری: یافته ­های تحقیق نشان داد كه جاذب­ های MgO/GAC و MnO/GAC كارائی بالائی در جذب تولوئن از جریان هوا دارند. اختلاف كارائی دو جاذب از نظر آماری معنی ­دار بود و MgO/GAC نسبت به MnO/GAC پتانسیل بالاتری در جذب تركیبات آلی فرار از جریان هوای آلوده داشت.

Background and Objectives: Adsorption is one of the most common methods for VOCs elimination from waste air stream. The study on the application of a selective and cheap adsorbent with high efficiency in VOCs removal is important from economic aspects. In this study, the potential of MnO/GAC and MgO/GAC composites was investigated for toluene adsorption from air stream at  lab scale. Material and methods: The MnO/GAC and MgO/GAC adsorbents were prepared through Sol-gel method and then were characterized using BET, XRF, and SEM analysis. The effect of operational parameters including; retention time (0.5, 1, 1.5, 2, and 4 S), inlet toluene concentration (100, 200, 300, and 400 ppmv) and the temperature of the air stream (25, 50, 75, and 100 ˚C) were examined on the efficiency of both adsorbents. The efficiency of MnO/GAC and MgO/GAC were determined from the breakthrough time and adsorption capacity and the results were compared statistically. Results: The breakthrough time of MnO/GAC and MgO/GAC adsorbents increased 90% by increasing retention time from 0.5 to 4 S. Adsorption capacity of MgO/GAC and MnO/GAC was increased 39and 61.1% by increasing inlet toluene concentration from 100 to 400 ppmv, respectively. Breakthrough time of MgO/GAC and MnO/GAC decreased 65 and 59% by increasing inlet toluene concentration from 100 to 400 ppmv, respectively. The efficiency of MgO/GAC and MnO/GAC adsorbents had a direct relationship with the increase of air temperature from 25 to 100 ˚C. Accordingly, the efficiency of MgO/GAC and MnO/GAC was increased 78 and 32% by increasing air temperature, respectively.   Conclusion: The results of the study showed that MgO/GAC and MnO/GAC adsorbents had high efficiency in toluene removal from air stream. The difference between the efficiency of MgO/GAC and MnO/GAC adsorbents was significant and MgO/GAC adsorbent showed higher efficiency than MnO/GAC for toluene adsorption from waste air.