بررسی اثر بخشی زغال زیستی تفاله زیتون فعال شده با KOH در جذب مستقیم هوای موثر از CO2

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

جذب مستقیم CO₂ از هوا یکی از امیدوارکننده ­ترین روش­ های مورد بررسی در سال های اخیر برای کاهش غلظت زیست محیطی این آلاینده به منظور کاهش اثرات آن بر تغییرات آب و هوایی است. در این مقاله، فعال­سازی زغال زیستی تفاله زیتون با هیدروکسید پتاسیم ( KOH) برای استفاده از آن به عنوان جاذب CO₂ مورد مطالعه قرار گرفته است. اثربخشی زغال زیستی فعال­ شده با KOH در دمای 750 درجه سانتیگراد در اتمسفر گاز نیتروژن N₂ بی ­اثر، با استفاده از نسبت­ های جرمی مختلف زغال زیستی (KOH)، 1:0.5 و 1:1 و 1:2 مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل خصوصیات مختلف زغال زیستی برای تعیین ترکیب شیمیایی، مساحت سطح ویژه، اندازه و حجم منافذ، ساختار، مورفولوژی و گروه‌های عملکردی آن انجام شد. ایزوترم جذب در فشار اتمسفر و دمای 10 درجه سانتیگراد تعیین شد. نتایج تعادل تجربی با مدل‌های لانگمویر، فروندلیچ و تمکین برازش داده شد. علاوه بر این، رفتار جنبشی biochar/KOH به عنوان یک جاذب مورد مطالعه قرار گرفت و آزمایش‌های دینامیکی در فشار اتمسفر و دمای 10 درجه سانتی‌گراد انجام شد. داده‌های تجربی برای مدل‌های جنبشی مختلف (شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، اورامی و الویچ) برازش داده شدند. علاوه بر این، مکانیسم انتقال جرم در طول فرایند جذب با استفاده از مدل انتشار درون ذره مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت، بازسازی بیوچار برای استفاده مجدد بعدی، به عنوان جاذب مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، دفع کامل CO₂ جذب­ شده در زغال زیستی به راحتی با تغییر دما انجام شد.

نتیجه­ گیری

این مطالعه، به بررسی زغال زیستی مشتق ­شده از تفاله زیتون فعال­شده با KOH برای جذب مستقیم CO₂ از هوا می­پردازد. این زغال‌های زیستی اصلاح شده با ترکیب­ درصدهای مختلف از عامل فعال­ساز (1:0.5 B-KOH و 1:1 و 1:2)، در مقایسه با زغال زیستی مرجع، سطح بالاتر و حجم ریزمنافذ بیشتری را به نمایش گذاشتند. توسعه ساختارهای ریز متخلخل روی سطح بیوچار اصلاح‌شده از طریق فعال‌سازی KOH به طور قابل‌توجهی سرعت جذب CO₂ را تسریع کرد. علاوه بر این، ظرفیت جذب CO₂ بیوچار فعال شده با KOH به دو برابر حداکثر ظرفیت جذب CO₂ افزایش یافت و به 40 mg/g رسید. جذب، هم ماهیت فیزیکی و هم شیمیایی دارد و یک تک لایه بر روی سطح و مجموعه ­ای از چند لایه برهمکنش فیزیکی روی آن تشکیل می­ دهد. از تنظیمات مدل ­های سینتیکی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و اورامی نیز می­ توان نتیجه گرفت که جذب CO₂ روی زغال زیستی فعال­ شده با KOH به طور شیمیایی و فیزیکی به طور همزمان انجام می­ شود. از نتایج جنبشی تنظیم شده با معادله Elovich، استنباط می‌شود که نرخ جذب CO₂ برای biochar/KOH و همچنین سطح جذب آن بالاتر است. مدل انتشار درون ذره ­ای نشان می دهد که CO₂ سریعتر از طریق منافذ زغال زیستی فعال ­شده نسبت به زغال زیستی مرجع شارش می­ یابد. فرایند جذب کاملاً برگشت ­پذیر است یعنی اگر بازسازی بیوچار با حرارت دادن به دمای 65 درجه سانتیگراد انجام شود، امکان استفاده مجدد از زغال زیستی فعال در چرخه ­های متوالی را فراهم می­ کند.

دانلود فایل: بررسی اثربخشی زغال زیستی تفاله زیتون فعال شده با KOH برای جذب مستقیم هوای موثر از CO2

Reference

Monteagudo JM, Durán A, Alonso M, Stoica AI. Investigation of effectiveness of KOH-activated olive pomace biochar for efficient direct air capture of CO2. Separation and Purification Technology. 2025 Jan 1; 352:127997.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.127997

مترجم: علیرضا کرفی