جذب دینامیکی تولوئن و تتراکلرید کربن از هوا توسط چهارچوب های ایمیدازول زئولیتی- 8

زمینه و هدف: تکنیک های متفاوتی برای حذف VOCs وجود دارد. جذب سطحی پدیده ای است که در آن مولکول هایجذب شونده عمدتا توسط نیروهای واندروالسی روی سطوح جاذب جامد که دارای مساحت سطح بالایی هستند، جذب میشوند. چهارچوب های آلی- فلزی (MOFs) به دلیل ساختار ویژه، از جمله اندازه منافذ قابل تنظیم، حجم بالای منافذ ومساحت سطح ویژه بالا در ذخیره گازها، فرآیندهای جداسازی گازها، به عنوان کاتالیست و سنسور ترکیبات آلی فرار مورداستفاده قرار می گیرند. این مواد دارای قابلیت تنظیم ساختار متخلخل و عاملی هستند، بنابراین می توان آنها را برایکاربردهای ویژه از جمله جداسازی گازهایی استفاده نمود که حذف آنها با جاذب های مرسوم مانند کربن فعال و زئولیت هامشکل است. چهارچوب های ایمیدازول زئولیتی -8 (ZIF-8) یک نوع MOF است که می توان از آن برای حذف بعضی ازVOCs از طریق جذب سطحی استفاده نمود. هدف این مطالعه کاربرد ZIF-8 در بررسی جذب دینامیکی VOCs است. در بینVOCs که از نظر بهداشت حرفه ای از لحاظ سمیت و میزان مصرف و تعداد کارگران در معرض مواجهه دارای اهمیت هستندحذف تولوئن و تتراکلرید کربن مورد بررسی قرار خواهد گرفت.مواد و روش ها : برای سنتز ZIF- 8 از روش های دوستدار محیط زیست در محیط آبی استفاده شد. جاذب های سنتز شده باروش های SEM ، BET ، XRD ، FT-IR و DLS تعیین خصوصیات شدند. فعالیت جذبی جاذب ها با روش دینامیک و بااستفاده از نمودارهای رسوخ جذب مطالعه گردید. به منظور پیش بینی پارامترهای جذب، نمودارهای بدست آمده در شرایطواقعی با دو مدل یان و توماس برازش گردیدند.یافته ها: نتایج آزمایش های تعیین خصوصیات نشان دهنده تشکیل کریستال های خالص ZIF-8 با میانگین و توزیع اندازهذرات برابر با μm (69/0 ±)12/2 برای نمونه dil8ZIF و (0/033±0/58) برای نمونه -con8ZIF بود. مساحت سطحمحاسبه شده به روش BET برای دو نمونه به ترتیب برابر با m2 g-1 847 و 1305 و حجم کلی حفرات ساختاری 1cm3g-0/32و 0/49 بود. فعال سازی جاذب ها در دماهای مختلف و اتمسفرهای هوای خشک و نیتروژن و در شرایط خلاء انجام شد. شرایط پیش عملیات در دمای °C300 و به مدت 3 ساعت در هوای خشک سبب فعال تر شدن جاذب ها می شد. ظرفیتجذب دینامیکی جاذب های -dil8ZIF و -con8ZIF که در این شرایط فعال شده بودند، در جذب تولوئن به ترتیب برابر با mg g-1 62/148 و mg g-1 53/381 ، در جذب تتراکلرید کربن به ترتیب برابر با mg g-1 11/68 و mg g-1 31/98 بدست آمد.نتیجه گیری: اندازه ذرات نمونه -con8ZIF کوچکتر و یکنواخت تر و مساحت سطح آن بالاتر از نمونه -dil8ZIF بود، بنابرایندارای خصوصیات جذبی بهتری بود. ظرفیت جذب دینامیکی ZIF- 8 در جذب تولوئن نسبت به جذب تتراکلرید کربن بالاتر بودکه دلیل آن ایجاد پیوند های π-π بین تولوئن با حلقه 2- متیل ایمیدازول در ساختار ZIF- 8 است. نتایج حاصل از برازشنمودارهای جذب دینامیکی توسط مدل های یان و توماس و محاسبه پارامترهای آماری برازش نشان داد که از این مدل ها میتوان به منظور برآورد پارامترهای جذب استفاده نمود. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش پیشنهاد می گردد که امکان کاربردZIF-8 به عنوان جاذب تولوئن در شرایط واقعی و برآورد هزینه- اثر بخشی روش و مقایسه با جاذب های مرسوم انجام پذیرد. همچنین روش های مختلف تبدیل پودر ZIF-8 به شکل هایی که در شرایط کاربرد واقعی افت فشار کمتری ایجاد می کنند، وتاثیر آن بر پارامترهای جذب مورد بررسی قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

جذب دینامیکی ، چارچوب های آلی- فلزی ، - ZIF ، ترکیبات آلی فرار ، تولوئن ، تتراکلرید کربن