به گزارش سیناپرس و به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، امروزه بیش از 90 درصد انرژی مورد نیاز دنیا از جمله برق و گرما، از سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود. این واقعیت موجب افزایش میزان دی‌اکسیدکربن شده است. دی‌اکسیدکربن مهم‌ترین گاز گلخانه‌ای است و به تنهایی حدود 82 درصد گازهای گلخانه‌ای را شامل می‌شود. با توجه به این‌که مقدار این گاز در اتمسفر به سرعت در حال افزایش است، کنترل میزان آن بسیار ضروری است و اهمیت آن برای کشورهای در حال توسعه، بیشتر از کشورهای توسعه‌یافته است.
به گفته دکتر منصور انبیاء، عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران، با توجه به حجم فعالیت‌های صنعتی نفت و گاز و پتروشیمی در ایران، کشور ما نیز از این قاعده مستثنی نیست. بنابراین، بررسی و به کارگیری روش‌های مرسوم و همچنین روش‌های جدید برای جداسازی دی‌اکسیدکربن از جریان‌های گازی مختلف و هوا، امری اجتناب‌ناپذیر است.
انبیاء با اشاره به این مطلب که یک زمینه مهم استفاده از مواد نانومتخلخل، کاربرد آن‌ها در فرآیندهای جداسازی است، هدف این طرح را این‌گونه شرح داد: «مواد نانومتخلخل با پتانسیل فوق‌العاده بالایی که برای استفاده در فرآیندهای جداسازی دارند، به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین ابزارها برای این‌گونه فرآیندها شناخته شده‌اند. در این طرح نیز، نانوکامپوزیتی شامل نانولوله‌های کربنی چند دیواره تحت شرایط هیدروترمال طراحی شده است که بتواند گاز دی‌اکسیدکربن را با ظرفیت و انتخاب‌پذیری بالایی از سایر جریان‌های گازی جدا کند.»
به گفته این محقق، در این پژوهش شبکه فلز-آلی MOF-199 برای جذب گازهای دی‌اکسیدکربن (CO2) و متان (CH4) انتخاب شده است.
انبیاء در ادامه توضیح داد: «البته به منظور افزایش حساسیت و بهبود کارایی، شبکه فلز-آلی سنتز شده با نانولوله‌های کربنی و گروه‌های آمینی پی‌پیرازین اصلاح شده است. نتایج نشان داد بعد از افزودن پی‌پیرازین به نانوکامپوزیت، ظرفیت جذب گازCO2 افزایش و ظرفیت جذب گاز CH4 کاهش پیدا کرده است. در نتیجه اختلاف در ظرفیت جذبی بین گازهایCO2 و CH4 افزایش می‌یابد که منجر به انتخاب‌پذیری جذبی بالا برای گازهای CO2/CH4 در کامپوزیت‌های پی‌پیرازینی می‌شود.»
این محقق مزیت‌های مهم استفاده از روش جذب سطحی را به این شکل بیان کرد: «استفاده از روش جذب سطحی توسط جامدات، به دلیل نداشتن مشکلات خورندگی، غیرسمی بودن و عدم نیاز به تعویض جاذب، بسیار کاربردی هستند. لذا فرآیند جذب سطحی بر روی شبکه‌های جامد به عنوان یک روش برای حذف گازهای آلاینده، منجر به کاهش آلودگی محیط‌زیست شده و از طرفی با انتخاب جاذب مناسب با عملکرد بالا می‌توان هزینه‌ها را به مقدار قابل توجهی به حداقل رساند.»
او در خصوص علت انتخاب شبکه فلز-آلی MOF-199 نیز عنوان کرد: «مساحت سطح بالا، حجم حفرات زیاد و روش سنتز آسان و مقرون به صرفه، با مواد اولیه قابل دسترس و ارزان‌قیمت نسبت به سایر انواع شبکه فلز-آلی دلیل اصلی انتخاب آن بوده است. همچنین حضور یون‌های اشباع‌نشده در ساختار شبکه MOF-199 عامل مهمی برای جذب با ظرفیت بالا برای گاز CO2 محسوب می‌شود.»
گفتنی است در این طرح، ساختار نانوکامپوزیت‌ها و نانومواد متخلخل سنتزشده با روش‌های شناسایی مانند روش جذب-واجذب نیتروژن، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، وزن‌سنج گرمایی (TGA) و اسپکتروسکوپی زیر قرمز تبدیل فوریه(FT-IR) بررسی شده است. نتایج حاصل از ظرفیت جذب و انتخاب‌پذیری گازهای CO2 و CH4 بر روی جاذب‌های سنتزشده نیز به روش حجم‌سنجی بررسی شده است.
این تحقیقات حاصل همکاری دکتر منصور انبیاء، عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و سمیرا صالحی، دانشجوی دکترای این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله Energy & Fuels با ضریب تأثیر 3/09 ( جلد 31، سال 2017، صفحات 5376 تا 5384) به چاپ رسیده است.
گزارش: غزال غضنفری
No tags for this post.