حذف بخارات اتيل بنزن با استفاده از نانوكامپوزيت MnO2/Al2O3/Fe2O3پوشش شده بر روي بستر زئوليت HZSM-5

Removal of ethylbenzene vapors using MnO2/Al2O3/Fe2O3 nanocomposite coated on HZSM-5 zeolite

زمينه و هدف : اتيل بنزن يكي از تركيبات آلي فرار خطرناك سرطان زا است كه در صنايع مختلف توليد يا مورد استفاده قرار مي گيرد لذا كاهش استفاده و كنترل انتشار آن داراي اهميت است. هدف اين مطالعه تعيين اثربخشي نانو كامپوزيت MnO2/Al2O3/Fe2O3 پوشش شده بر روي بستر زئوليت HZSM-5 براي كنترل اتيل بنزن است. روش بررسي: نانو كامپوزيت پوشش شده بر روي زئوليت به روش سل ژل سنتز شده و ويژگي‌هاي مورفولوژي آن با استفاده از الگوي XRD، طيف FTIR و تصاوير SEM تعيين‌شده است. تأثير غلظت اوليه آلاينده، رطوبت نسبي و زمان‌ماند بر يازده نانو كامپوزيت در كنترل اتيل بنزن موردبررسي قرار گرفت. به‌منظور ارزيابي اثرات اصلي و اثرات متقابل و به‌منظور بهينه نمودن تعداد آزمايش‌ها از روش سطح پاسخ استفاده گرديده و آزمايش‌ها به‌وسيله نرم‌افزار Design Expert 9 طراحي شد. يافته‌ها : نتايج مطالعه نشان داد اندازه ذرات نانو كامپوزيت پوشش شده بر روي بستر زئوليت كمتر از 80 نانومتر بوده است. شرايط بهينه حذف اتيل بنزن در رطوبت نسبي 50% ,زمان‌ماند19 ثانيه و غلظت اوليه ppm 300 حاصل شد. در اين شرايط نانوو كامپوزيت قادر به حذف 95/98% بخارات اتيل بنزن شد. نتيجه‌گيري: نانو كامپوزيت سنتز شده در شرايط موردمطالعه داراي راندمان بالا بوده و مناسب جهت حذف اتيل بنزن در فاز گازي است. ازجمله مزاياي اين نانو كامپوزيت واكنش در دماي اتاق، راندمان بالا حتي در غلظت‌هاي بالا است. نتايج نشان داد كه پوشش نانوكامپوزيت بر روي بستر زئوليتي HZSM-5 قابليت جذبي بالايي اتيل بنزن در فاز گازي است.

Background and aims: Ethylbenzene (EB) is one of the most hazardous carcinogenic VOCs that is used or produced in various industries. Thus, it is important to reduce its use and control its emissions. The aim of this study was to determine the effectiveness of MnO2/Al2O3/Fe2O3 nanocomposite coated on HZSM-5 Zeolite for the removal of ethylbenzene vapors. Methods: Nanocomposite coated on HZSM-5 zeolite was synthesized by the sol-gel method, and its morphological characteristics were determined by XRD, FTIR, and SEM. We investigated the effects of the initial concentration of contaminant, relative humidity, and residence time on the performance of the nanocomposite for the control of ethylbenzene. The Response Surface method was used to estimate the main effects and these variables and their interactions so that we could optimize the number of experiments. The experiments were designed using Design Expert software, version 9. Results: The result showed that sizes of the nanocomposite particles were less than 80 nanometers. The optimum condition for the removal of EB was found to be in 50% relative humidity, 19 s residence time and an initial concentration of EB of 300ppm. For this condition the nanocomposite removed 98.95% of the EB vapors. Conclusion: The nanocomposite provided high efficiency removal of EB from the gas phase or the conditions at which the study was conducted. The advantages of using the nanocomposite for this purpose include the reaction at room temperature and the ability to remove high concentrations of contaminants. The results of this study showed coating nanocomposites on HZSM-5 Zeolite provide an effective adsorbent for the removal of EB from the gaseous phase.