بررسی حذف بخارات تولوئن با استفاده از جاذب چارچوب آلی- فلزی

سابقه و هدف: تولوئن (متیل بنزن) یک ترکیب آلی فرار (vocs) است که مواجهه مزمن با غلظت‌های پایین آن ممکن است باعث طیف وسیعی از اثرات سوء سلامتی مانند اختلالات ایمونولوژیک و عصبی شود. علاوه بر این، انتشار تولوئن در اتمسفر باعث ایجاد مشکلات زیست‌محیطی مختلفی از جمله کاهش ازن استراتوسفر، تولید مه دود فتوشیمیایی و افزایش اثر گلخانه‌ای می‌شود. هدف از این تحقیق حذف تولوئن از جریان هوا با استفاده از چارچوب ایمیدازولات زئولیت (zif-8) به منظور کاربرد در فرایندهای پاکسازی هوا و پیشگیری و کاهش ریسک مواجهه با این آلاینده مخاطره‌آمیز محیط‌های شغلی و محیط‌زیست بود.روش کار: چارچوب ایمیدازولات زئولیتی (zif-8) به روش سنتز درجا ساخته شد و ساختار آن توسط آزمون‌های ساختاری (پراش اشعه x و طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و آزمون bet) بررسی گردید. عملکرد جذب تولوئن بر روی جاذب در فاز گاز با استفاده از یک سیستم جذب دینامیکی در مقیاس آزمایشگاهی مطابق روش استاندارد ایزو   bs en iso 10121-1:2014 و مطالعات پیشین مورد مطالعه قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج آزمون‌های ساختاری نشان داد سنتز ماف موفقیت آمیز بوده است. مساحت ویژه آن نیز در مقایسه با تعدادی از مقالات مشابه بیشتر تعیین شد. میانگین ظرفیت جذب تولوئن (سه بار تکرار آزمایش) ماف zif-8 در دمای 30.5 درجه سانتی گراد، رطوبت نسبی 33% و دبی 300 میلی‌لیتر بر دقیقه با جرم 10 میلی‌گرم برابر با 2828.91 میلی‌گرم در گرم بود. علاوه بر آن راندمان حذف اولیه ماف zif-8  برابر با  %88.67  بود. زمان شکست 100 درصدzif-8   برابر 21660 ثانیه تعیین شد. میزان بازیابی جاذب پس از 6 چرخه همچنان تا %84.7 گزارش شد.نتیجه‌گیری: ماف zif-8 دارای ظرفیت جذب بالایی برای تولوئن از فاز گازی است، ضمن آنکه راندمان حذف اولیه و زمان شکست بالایی نیز برخوردار است. به سبب عملکرد مناسب این ماف در جذب تولوئن،  می‌تواند با انجام مطالعات تکمیلی و مد نظر قرار دادن ملاحظات مربوط به جاذب‌های صنعتی، در فرایندهای تصفیه و پاکسازی هوا مورد توجه واقع شود.

the removal of toluene vapors using metal-organic framework adsorbent

background and aim: toluene (methylbenzene) is a volatile organic compound (voc) that, when chronically exposed to low concentration, can cause a variety of adverse health effects, including immunological and neurological disorders. in addition, the release of toluene in the atmosphere causes various environmental problems, including the reduction of stratospheric ozone, the production of photochemical smog, and the increase of the greenhouse effect. the purpose of this research was to remove toluene from the air flow using imidazolate zeolite framework (zif-8) in order to be used in air purification processes and to prevent and reduce the risk of exposure to this hazardous pollutant in occupational settings and environments.methods: zeolite imidazolate framework (zif-8) was synthesized in situ, and its structure was investigated using x-ray diffraction, fourier transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, and bet testing. the absorption performance of toluene by zif-8 in the gas phase was studied using a dynamic adsorption system developed according to bs en iso 10121-1:2014 and previous studies.results: the results of the structural tests showed that the synthesis of zif-8 was successful. its specific area has also increased compared to several similar articles. the average toluene adsorption capacity of zif-8 at a temperature of 30.5 degrees celsius, a relative humidity of 33%, and a flow rate of 300 ml/min, with a mass of 10 mg, was equal to 2828.91 mg/g. in addition, the initial removal efficiency is reported to be 88.67%. the breakthrough time for 100% of zif-8 was determined to be 21,660 seconds. the recovery rate after 6 cycles of zif-8 remained as high as 84.7%.conclusion: zif-8 exhibits a high adsorption capacity for toluene in the gas phase, along with a high initial removal efficiency and breakdown time. due to its effective ability to adsorb toluene, this mof can be considered for use in air purification and purification processes. however, further studies are needed to fully evaluate its potential as an industrial adsorbent, taking into account relevant considerations.