بررسي عملكرد جاذب زئوليتي اصلاح شده با نانو ذرات مس جهت سولفور زدايي از سوخت هيدروكربني

Investigation of the Performance of Zeolitic Adsorbent Modified with Cu Nanoparticles for Desulfurization of Hydrocarbon Fuel

سولفور يكي از عناصر موجود در سوخت هاي فسيلي است كه در هنگام احتراق در موتور خودرو به سولفور دي­اكسيد، كه يكي از مهم­ترين آلاينده ­هاي هواست، تبديل مي­شود. در پژوهش حاضر ظرفيت جذب يك تركيب سولفور­دار ارگانيك از يك مدل سوخت گازوئيل محتوي ppm 300 تيوفن، روي زئوليت x13 اصلاح‌شده با 3% وزني فلزات مس ارزيابي شد. همچنين تأثير سه پارامتر زمان تماس (15، 30، 60، و min 120)، مقدار جاذب (5/0، 1، 5/2 وg 5/3) و دما (25، 40، 50 و °C 60) در يك سيستم ناپيوسته بررسي شد. به­منظور فعال­سازي كاتيون ­هاي سطح جاذب، زئوليت x13 با آب ديونيزه و نمك M 1/0 مس نيترات شسته و پس از آن نانوذرات مس بر روي آن بارگزاري شد. بيش­ترين ظرفيت جذب در مدت‌زمان min 60، با مقدار g 5/2 جاذب و در دماي محيط صورت گرفت و بر اساس آن مقدار تيوفن براي جاذب­ اصلاح‌شده با نانوذرات مس از 300 به ppm 138 رسيد. نتايج جذب نشان داد كه افزايش بيش از g 5/2 جاذب در راندمان جذب تغيير محسوسي ايجاد نخواهد كرد. علاوه بر اين، مطالعات FT-IR، SEM و N2 physisorption نشان داد كه جاذب ساختار منظم خود را پس از بارگذاري نانو ذرات حفظ خواهد كرد. درنهايت زئوليت اصلاح‌شده عملكرد بهتري جهت سولفورزدايي از مدل سوخت گازوئيل از خود نشان داد.

Sulfur is one of the elements in fossil fuels that is converted to sulfur dioxide, which is one of the most important air pollutants, when burned in a car engine. In the present study, the adsorption capacity of an organic sulfurized compound from a diesel fuel model containing 300 ppm thiophene was evaluated using x13 zeolite modified with 3% by weight of copper metal. Moreover, the effect of three parameters of contact time (15, 30, 60, and 120 min), adsorbent value (0.5, 1, 2.5 and 3.5 g) and temperature (25, 40, 50 and 60 °C) was assessed in a discontinuous system. In order to activate the adsorbent surface cations, x13 zeolite was washed with deionized water and 0.1 M copper nitrate salt and then copper nanoparticles were loaded on it. The maximum adsorption capacity was 2.5 g of adsorbent at 60 min at room temperature, and the amount of thiophene for adsorption modified with copper nanoparticles increased from 300 to 138 ppm. The adsorption results showed that an increase of more than 2.5 g of adsorbent would not cause a significant change in the adsorption efficiency. In addition, FT-IR, SEM and N2 physisorption studies showed that the adsorbent would maintain its regular structure after nanoparticle loading. Finally, the modified zeolite showed better performance for desulfurization of the diesel fuel model.