به گزارش خبرگزاری مهر، پژوهشگران دانشگاه اصفهان با همکاری پژوهشگران دانشگاه آکادیا کانادا موفق به ارائه یک روش مؤثر، ساده و کارآمد برای گوگردزدایی و حذف ترکیبات آروماتیک، بر مبنای جاذب مغناطیسی بر روی سطح کربن مزومتخلخل شدند. قبل از این حذف و جداسازی ترکیبات آروماتیک حلقوی از سوخت‌هایی نظیر بنزین و گازوئیل با استفاده از روش متداول و صنعتی HDS(Hydrodesulfurization) انجام می‌شد که نیازمند شرایط سخت دمایی و فشاری، استفاده از گاز هیدروژن، صرف هزینه و تجهیزات است.
گوگردزدایی از سوخت‌های فسیلی نظیر بنزین و گازوئیل که به عنوان یک منبع انرژی بسیار مهم و پرمصرف در اتومبیل‌ها است توجه بسیار زیادی را به خود جلب نموده است. سوخت با گوگرد بالا باعث آلودگی محیط زیست، انتشار گازهای SOX، باران‌های اسیدی، عملکرد پایین موتور ماشین و مصرف زیادتر سوخت می‌گردد. بنابراین طبق قوانین زیست‌محیطی کلیه کشورها ملزم به استفاده از سوخت‌هایی با مقادیر پایین گوگرد هستند. به‌دلیل تنوع بسیار زیاد ترکیبات گوگردی در سوخت‌ها جداسازی آن‌ها با چالش‌های زیادی توآم است زیرا از ترکیبات سبک گوگردی نظیر H2S تا ترکیبات سنگین و آروماتیک گوگردی نظیر دی‌بنزوتیوفن و مشتقات آن در سوخت‌ها و به طور شاخص در سوخت‌های دیزلی وجود دارد. روش‌های متداول گوگردزدایی در صنعت شامل فرآیندهای HDS، کاستیک و مراکس است که عمدتاً برای جداسازی ترکیبات سبک گوگردی کاربرد دارد.
جداسازی ترکیبات آروماتیک گوگردی نظیر تیوفن، بنزوتیوفن، دی‌بنزوتیوفن و مشتقات آن‌ها با استفاده از روش‌های کاستیک و مراکس امکان‌پذیر نبوده و این دو روش تنها ترکیبات سبک گوگردی نظیر H2S و مرکاپتان‌ها را جداسازی می‌نمایند. روش متداول صنعتی HDS نیز برای جداسازی دی‌بنزوتیوفن و مشتقات آن و به طور کلی ترکیبات آروماتیک گوگردی نیاز به شرایط سخت دمایی و فشاری، تجهیزات گران و پیچیده و استفاده از کاتالیست‌های خاص دارد.
هدف از انجام این کار جداسازی یکی از سخت‌ترین ترکیبات گوگردی به نام دی‌بنزوتیوفن در شرایط ملایم دما و فشار بدون نیاز به گاز پرخطر هیدروژن با استفاده از ترکیبات نانوساختار بوده است.
دکتر نجمه فرزین نژاد فارغ التحصیل رشته شیمی تجزیه در مقطع دکتری از دانشگاه اصفهان، در این باره افزود: «همان طور که می‌دانید با استفاده از نانوساختارها نسبت سطح به حجم بالا رفته و جاذب‌های نانویی با پخش شدن در سیستم مایع، جداسازی را به نحو مطلوب‌تری انجام می‌دهند. تنها ایراد جاذب‌های نانوساختار، جداسازی خود جاذب از محلول است که با پخش شدن نیاز به سانتریوفوژ و سیستم‌های قوی جداسازی دارد. به منظور استفاده از خاصیت نانویی جاذب و جداسازی آسان تصمیم گرفته شد یک جاذب مغناطیسی با حفره مناسب جذب دی‌بنزوتیوفن ساخته شود تا مشکل جداسازی آن از محلول نیز حل شده و در عرض چند ثانیه با یک مگنت کوچک از مایع جدا شود. جاذب مغناطیسی علاوه بر سهولت جداسازی، هدر روی جاذب را نیز از بین خواهد برد. ساخت جاذب مزومتخلخل کربنی مغناطیسی Ni-CMK-3 با کنترل بلوکه نشدن حفره‌های جذبی، قدرت جذب مناسب دی‌بنزوتیوفن و خاصیت مغناطیسی بالا انجام گردید و گوگردزدایی و حذف یک ترکیب آروماتیک گوگردی با استفاده از جاذب مغناطیسی انجام شد.»
در این تحقیقات ابتدا قالب سخت SBA-15 با استفاده از کوپلیمر بلوکه شده P-123 ساخته شد. سپس این محققان با ساخت جاذب مزومتخلخل کربنی مغناطیسی Ni-CMK-3 با استفاده از قالب سخت SBA-15 و دو روش آغشته‌سازی دو مرحله‌ای و هم‌زمانی، به بررسی جذب دی‌بنزوتیوفن به‌وسیله‌ی جاذب مغناطیسی Ni-CMK-3 در مدل سوختی حاوی دی‌بنزوتیوفن در نرمال هگزان پرداختند و قدرت جذب دی بنزوتیوفن با استفاده از این جاذب بررسی گردید. همچنین قدرت بازیابی جاذب با استفاده از دو روش حرارتی و حلال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حلال تولوئن قدرت بازیابی بسیار بالایی داشته به صورتی که قدرت جذب دی‌بنزوتیوفن با جاذب بازیابی شده پس از چندین بار نیز قابل توجه است.
کاربرد این طرح به طور مستقیم در صنایع نفت و به طور غیرمستقیم در صنایع خودروسازی و محیط زیست است. حذف این دسته از ترکیبات به طور شاخص از سوخت‌های دیزلی نظیر گازوئیل، باعث تولید سوخت با مقدار گوگرد کمتر می‌گردد که آلودگی محیط زیست را کاهش داده و باعث بهبود عملکرد موتور ماشین و کاهش مصرف سوخت نیز خواهد شد.
فرزین نژاد در رابطه با قابلیت‌های تجاری‌سازی این طرح، با توجه به کاربردهای ذکر شده، توضیح داد: «با توجه به اینکه جداسازی بر مبنای حفره‌های جاذب صورت می‌پذیرد و حفره با اندازه خاص مناسب یک ترکیب گوگردی خاص است که در این مقاله جاذب با اندازه خاص برای جداسازی دی‌بنزوتیوفن ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. اگر بتوان مخلوط جاذب‌های مغناطیسی با اندازه حفره‌های گوناگون و نزدیک به هم را ساخت و به صورت یک بسته استفاده نمود که بتواند قسمت عمده مشتقات این دسته ترکیبات را جدا نماید به صرفه اقتصادی بوده و قابلیت تجاری شدن را داراست. فعالیت دیگر که قابلیت تجاری شدن پروژه تحقیقاتی را بالا می‌برد ساخت کاتالیست‌های HDS بر مبنای بستر کربن مزومتخلخل با سطح بالا است که برای عمده ترکیبات گوگردی قابل استفاده بوده و راندمان گوگردزدایی را بالا خواهد برد.»
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست دکتر نجمه فرزین نژاد، دکتر اسماعیل شمس سولاری و محمد کاظم امینی (هیئت علمی دانشگاه اصفهان) و دکتر کریگ بنت از دانشگاه آکادیا کانادا صورت گرفته است، درمجلهFuel Processing Technology (جلد 106، شماره 5، فوریه 2013) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات 376 الی 384 همین شماره مشاهده نمایند.
نظر شما