مطالعه تاثیر اصلاح سطح جاذب اکسید کلسیم با استفاده از اسید سیتریک بر میزان جذب دی‌اکسید کربن و رفتار سیال‌سازی آن

در تحقیق حاضر به منظور تهیه جاذب caoمتخلخل در جهت بهبود ظرفیت جذب co2 در فرآیند چرخه کلسیم، سنگ آهک طبیعی (معدن بوکان) با محلول اسید سیتریک مونوهیدرات به روش سل-ژل اصلاح شد. فازهای تشکیل شده، گروه‌های عاملی و همچنین مورفولوژی سطح نمونه‌های اولیه و اصلاح شده با روشهای شناسایی معمول به ترتیب شامل پرتو ایکس (xrd)، طیف سنج مادون قرمز (ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. مقدار ظرفیت جذب co2 با استفاده از آنالیز توزین حرارتی (tga)، تحت اتمسفر co2 خالص اندازه‌گیری شده و در نهایت رفتار سیال‌سازی نمونه مناسب‌ از نظر ظرفیت جذب co2 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج جذب حاکی از بیشترین اختلاف در میزان ظرفیت جذب co2 جاذب اصلاح شده با جاذب اولیه در دمای کربناسیون 500 درجه سانتی‌گراد و در حدود %14/625 بود. این تفاوت در میزان جذب با نتایج sem تهیه شده از جاذبها مطابقت داشته و در مورد جاذب اصلاح‌شده با اسید سیتریک مونوهیدرات ساختار متخلخل‌تری نسبت به جاذب اولیه مشاهده شد. جهت بررسی رفتار سیال‌سازی و بهبود عملکرد آن، جاذب اصلاح‌شده با اسید انتخاب شده و با 5، 7/5 و10 درصد وزنی از نانوذرات سیلیکای آبگریز مخلوط شد. با افزایش درصد وزنی سیلیکا کانال‌های ایجاد شده در سرعت‌های پایین گاز به تدریج از بین رفته و در سرعت cm/s 4/5، بستر تا 2/02 برابر حالت ابتدایی انبساط یافت. در نهایت استفاده از اسید سیتریک مونوهیدرات به عنوان عامل موثر اصلاح‌کننده ساختار جاذب caoو نانوذرات سیلیکا آبگریز به عنوان عامل بهبود دهنده سیالیت این جاذب پیشنهاد شد.

studying the modification effect of calcium oxide sorbent by citric acid on its co2 uptake and fluidization behavior

in this study, in order to improve the adsorption capacity of cao in the calcium looping process, the natural ores supplied from bukan mines was modified by citric acid monohydrate using sol-gel method to prepare a porous cao adsorbent. primary and modified adsorbents were investigated by conventional analysis methods including xrd, ftir and sem. the capture rate of co2 was measured using tga analysis under pure co2 atmosphere and finally the fluidity behavior of the appropriate sample was investigated in terms of co2 adsorption capacity. capture tests performed on cao adsorbents showed that the difference in the co2 capture capacity of the primary and modified adsorbents was the highest at the carbonation temperature of 500 °c and reached about 14.625%. this result was in consistent with the sem pictures obtained from adsorbents, so that a more porous structure was observed in the case of modified adsorbent rather than of the initial one. to study the fluidization behavior and improve its performance, the modified adsorbent was selected and mixed with 5, 7.5 and 10 weight percent of hydrophobic silica nanoparticles. with increasing weight percentage of silica, the cannels created at low gas velocities gradually disappeared and expanded up to 2.02 times the initial height at gas velocity of 4.5 cm/s. finally, using of citric acid monohydrate as a modifier of the structure of cao adsorbent and silica nanoparticles as a factor of improving the fluidity of this adsorbent was suggested.