بهبود ضریب انتقال جرم کربن دی اکسید در آب توسط به کارگیری موج فراصوت

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در فناوری‌های مرسوم جذب کربن دی اکسید، برخی اشکال‌ها و محدودیت‌ها از جمله پایین بودن سطح انتقال جرم وجود دارد. بنابراین ضروری است که یک فناوری نوین برای جذب ارایه شود که این محدودیت‌ را نداشته باشد. استفاده از موج فراصوت فرکانس بالا، روشی است که با اتمیزه کردن حلال قطره­ های بسیار ریزی را تولید می‌کند. این قطره­ ها سطح بیش­تری برای فرایند انتقال جرم فراهم می‌کنند. به همین منظور در این پژوهش، جذب به کمک موج فراصوت با فرکانس بالا انجام گرفت. نتیجه‌ها بیانگر آن بود که نرخ جذب کربن دی اکسید در آب در توان  64/8 وات، در مقایسه با حالت بدون تابش موج فراصوت تا 20 برابر افزایش یافت. همچنین برای مقایسه‌ با سایر روش‌ها، یک همزن مغناطیسی جایگزین مبدل فراصوت شد. در این شرایط ضریب انتقال جرم به‌کمک فراصوت به تقریب 4/4 برابر بیش­تر از همزن مغناطیسی شد که نشانگر عملکرد بهتر موج فراصوت نسبت به همزن است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Irani V., Maleki A., Tavasoli A., CO2 Absorption Enhancement in Graphene-Oxide/MDEA Nanofluid, J. Environ. Chem. Eng., 7: 102782 (2019).
[2]  Kenarsari, S. D., Yang D., Jiang  G., Zhang  S., Wang  J., Russell  A. G., Wei Q., Fan  M., Review of Recent Advances in Carbon Dioxide Separation and Capture, Rsc Adv., 3: 22739–22773 (2013).
[3] Nazari Kudahi S., Noorpoor A., Mahmoodi N.M., Adsorption Performance Indicator for Power Plant CO2 Capture on Graphene Oxide/TiO2 Nanocomposite, Iran. J. Chem. Chem. Eng (IJCCE), 38(3): 293–307 (2019).
[4] Aghel B., Heidaryan E., Sahraie S., Nazari M., Optimization of Monoethanolamine for CO2 Absorption in a Microchannel Reactor, J. CO2 Util., 28: 264–273 (2018).
[5] Dharmalingam S., Park K.T., Lee J.-Y., Park I.-G., Jeong S. K., Catalytic Effect of Metal Oxides on CO2 Absorption in an Aqueous Potassium Salt of Lysine, J. Ind. Eng. Chem., 68: 335–341 (2018).
[6] Rahbari-Sisakht M., Emadzadeh D., Fauzi Ismail A., Korminouri F., Matsuura T., Mayahi A.R., Influence of Air-Gap Length on CO2 Stripping from Diethanolamine Solution and Water Performance of Surface Modified PVDF Hollow Fiber Membrane Contactor, Iran. J. Chem. Chem. Eng., (IJCCE), 37(4): 117–129 (2018).
[7] Elhajj J., Al-Hindi M., Azizi F., A Review of the Absorption and Desorption Processes of carbon Dioxide in Water Systems, Ind. Eng. Chem. Res., 53: 2–22 (2013).
[8] Tan L.S., Lau K.K., Bustam M.A.  Shariff A.M., Removal of High Concentration CO2 from Natural Gas at Elevated Pressure via Absorption Process in Packed Column, J. Nat. Gas Chem., 21: 7–10 (2012).
[9] Wang Y., Zhao L., Otto A., Robinius M., Stolten D., A Review of Post-combustion CO2 Capture Technologies from Coal-fired Power Plants, Energy Procedia, 114: 650–665 (2017).
[10] Ensminger D., Bond L.J., “Ultrasonics: Fundamentals, Technologies, and Applications”, CRC Press, (2011).
[11] Sancheti S.V., Gogate P.R., A Review of Engineering Aspects of Intensification of Chemical Synthesis using Ultrasound, Ultrasonics Sonochemistry, 36: 527–543 (2017).
[12] Sharma S.K., Sanghi R., Advances in Water Treatment and Pollution Prevention, Springer Science & Business Media, (2012).
[13] Zhang H., Duan L.,  Zhang D., Absorption Kinetics of Ozone in Water with Ultrasonic Radiation, Ultrason. Sonochem., 14: 552–556 (2007).
[14] Laugier F., Andriantsiferana C., Wilhelm A.-M., Delmas H., Ultrasound in Gas–Liquid Systems: Effects on Solubility and Mass Transfer, Ultrason. Sonochem., 15: 965–972 (2008).
[15] Semenov I.A., Ulyanov B.A., Kulov N.N., Effect of Ultrasound on the Dissolution of Carbon Dioxide in Water, Theor. Found. Chem. Eng., 45: 21–25 (2011).
[16] Sainz Herrán N., Casas López, J.L., Sánchez Pérez J.A., Gas–Liquid Mass Transfer in Sonicated Bubble Columns. Effect of Reactor Diameter and Liquid Height, Ind. Eng. Chem. Res., 51: 2769–2774 (2012).
[17] Tay W.H., Lau K.K. Shariff A.M., High Frequency Ultrasonic-Assisted Chemical Absorption of CO2 using Monoethanolamine (MEA), Sep. Purif. Technol., 183: 136–144 (2017).
[18] Kudo T., Sekiguchi K., Sankoda K., Namiki N., Nii S., Effect of Ultrasonic Frequency on Size Distributions of Nanosized Mist Generated by Ultrasonic Atomization, Ultrason. Sonochem., 37: 16–22 (2017).
[19] Yasuda K., Honma H., Xu Z., Asakura Y., Koda S., Ultrasonic Atomization Amount for Different Frequencies, Jpn. J. Appl. Phys., 50(7S): 07HE23 (2011).
[20] Yasuda K., Bando Y., Yamaguchi S., Nakamura M., Oda A., Kawase Y., Analysis of Concentration Characteristics in Ultrasonic Atomization by Droplet Diameter Distribution, Ultrason. Sonochem., 15: 37–41 (2005).
[21] Torralba-Calleja E., Skinner J., Gutiérrez-Tauste D., CO2 Capture in Ionic Liquids: A Review of Solubilities and Experimental Methods, J. Chem., 2013: 1-16 (2013).
[22] Zieverink M.M.P., Kreutzer M.T., Kapteijn F., Moulijn J.A., Gas-Liquid Mass Transfer in Benchscale Stirred Tanks Fluid Properties and Critical Impeller Speed for Gas Induction, Ind. Eng. Chem. Res., 45: 4574–4581 (2006).
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 103
اردیبهشت 1401
صفحه 165-173

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار