بررسي خصوصيات جذبي زئوليت ZSM-5 براي جداسازي بخارات تولوئن از جريان هوا

Invetigation of adsorptive properties of zeolite ZSM-5 for the separation of toluene vapors in the air

زمينه و هدف: تركيبات آلي فرار آلاينده هاي مهمي هستند كه به دليل داشتن اثرات جدي بر سلامتي نيروي كار،مورد توجه بوده اند.تولوئن اثرات فيزيولوژيك و عصبي سوئي را بر جاي مي گذارد، از اين رو كنترل اين آلاينده از اهميت بالايي برخوردار مي باشد. هدف از اين مطالعه بررسي ظرفيت جذب و خصوصيات جذبي زئوليت ZSM-5 براي جداسازي بخارات تولوئن از جريان هوا مي باشد. روش كار: جهت مطالعه خصوصيات فيزيكي و سطحي زئوليت ZSM-5 از XRD، FTIR، BET و BJH استفاده گرديد.جهت تعيين ظرفيت جذب زئوليت ، بخارات تولوئن در غلظت 42 پي پي ام و دبي 0.5 ليتر بر دقيقه از سيستم ديناميك به راكتور حاوي 1 گرم زئوليت ZSM-5 وارد شد. غلظت در ورودي و خروجي راكتور به طور مداوم كنترل شد. پس از ظهور نخستين آلاينده در خروجي راكتور، با استفاده از روابط مربوطه ظرفيت جذب محاسبه و تعيين گرديد. يافته ها: زئوليت ZSM-5 داراي سطح ويژه298.88 بود . جذب بخارات با غلظت 42 پي پي ام توسط 1 گرم زئوليت ZSM-5 در 485 دقيقه طول كشيد وپس خروج اولين آلاينده، 225 دقيقه به نقطه اشباع رسيد. يك گرم زئوليت توانايي جذب 44.91 ميلي گرم تولوئن را نشان داد. ايزوترم جذب اين نوع زئوليت بر اساس طبقه بندي آيوپاك (IUPAC) از نوع I مي باشد. زمينه و هدف: تولوئن ازجمله تركيبات آلي فرار مي‌باشد كه داراي اثرات مخرب فيزيولوژيك بوده و جهت كنترل آن مي‌توان از جاذب‌هاي مختلفي همچون زئوليت ها استفاده كرد. هدف از اين مطالعه بررسي خصوصيات جذبي زئوليت ZSM-5 براي جداسازي بخارات تولوئن از جريان هوا مي‌باشد. روش بررسي: جهت تعيين خصوصيات فيزيكي و سطحي زئوليت ZSM-5 از تست‌هاي (XRD) X-Ray Diffraction، Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)، (Brunauer-Emmett-Teller) (BET)، Barrett-Joyner-Halenda (BJH) استفاده گرديد. جهت تعيين ظرفيت جذب زئوليت، بخارات تولوئن در غلظت 42 پي پي ام و دبي 0/5 ليتر بر دقيقه، در دماي 25 درجه سانتي‌گراد و رطوبت 6% و فشار يك اتمسفر از سيستم ديناميك به راكتور حاوي 1 گرم زئوليت ZSM-5 وارد شد. غلظت در ورودي و خروجي راكتور به‌طور مداوم كنترل شد. پس از ظهور نخستين آلاينده در خروجي راكتور، با استفاده از روابط مربوطه ظرفيت جذب محاسبه و تعيين گرديد. لازم به ذكر است كه براي حذف خطا، ا ين تست آزمايشگاهي در سه مرتبه تكرار شده و سپس ميانگين زماني و غلظتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يافته‌ها: زئوليت ZSM-5 داراي سطح ويژه 298/88 بود. جذب بخارات با غلظت 42 پي پي ام توسط 1 گرم زئوليت ZSM-5، 485 دقيقه طول كشيد و پس از خروج اولين غلظت تولوئن، در 225 دقيقه به نقطه اشباع رسيد. يك گرم زئوليت توانايي جذب 44/91 ميلي‌گرم تولوئن را نشان داد. ايزوترم جذب اين نوع زئوليت بر اساس طبقه‌بندي آيوپاك (IUPAC) از نوع I مي‌باشد. نتيجه‌گيري: زئوليت ZSM-5 داراي ظرفيت جذب بالابي براي بخارات تولوئن مي‌باشد. اين ماده با سطح ويژه بالا و وجود منافذ ريز در ساختار خود مي‌تواند جاذب مناسبي براي بخارات تولوئن باشد. بحث و نتيجه گيري: زئوليت ZSM-5 داراي ظرفيت جذب بالابي براي بخارات تولوئن مي باشد.اين ماده با سطح ويژه بالا و وجود منافذ ريز در ساختار خود مي تواند جاذب مناسبي براي بخارات تولوئن باشد. زئوليت ZSM-5 مي تواند در تلفيق با ساير روش ها يك جاذب بسيار مناسب باشد.

Background and aims: Toluene is one of Volatile Organic Compounds that have harmful physical effects and can be used different adsorbents such as zeolites to control Toluene. The aim of this study is evaluate the adsorptive properties of zeolite ZSM-5 for the separation of toluene vapors from the air. Methods: The XRD (X-Ray Diffraction), BET (Brunauer-Emmett-Teller), BJH (Barrett-joyner-Halenda) and FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) tests are used to display the physical properties of ZSM-5 zeolite. To determine the adsorption capacity of Toluene vapors, it enters from dynamic system to a reactor with 25 centimeter high contain 1 gr of ZSM-5 with 42 ppm concentration and 0.5 liter per minute flow rate. Inlet and outlet concentration of toluene vapors were checked continuously. Eventually after the advent of first concentration of toluene in outlet of reactor, the adsorption capacity was calculated by related associations. It should be noted that to remove the error, these laboratory tests repeat three times and then the average time and concentration used. Results: ZSM-5 zeolite had a special surface of 298.88. Absorption of 42 ppm concentration of toluene vapors by 1 gr zeolite took 485 minutes. After the first departure of toluene, it takes 225 minutes to reach to the saturation point. 1 gr of zeolite have the capacity to adsorb 44.91 milligram toluene. 1gr of zeolite displayed the capability to adsorb 44.91 milligram of toluene. According to IUPAC classification, the adsorbtion isotherm of this kind of zeolite is type I. Conclusion: the ZSM-5 zeolite has high adsorption capacity for toluene vapors. This material with high specific surface and existence of small pores in its structure can be a suitable adsorbent for toluene vapors.