شماره مدرك
21070
شماره راهنما
18072
پديد آورنده
جوكار، محمدرضا
عنوان
الكتروريسي نانوالياف پلي اكريلونيتريل حاوي نانوذرات فريت به منظور جذب گوگرد از نفت خام
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
الياف پليمري
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
سيزده، 98ص
توصيفگر ها
الكتروريسي , پلياكريلونيتريل , نانوذرات فريت , نفت خام , فيلتراسيون , تركيبات گوگردي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/31
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي نساجي
دانشكده
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/05
كد ايرانداك
23213827
چكيده فارسي
با توجه به رشد جمعيت جهان و پيشرفتهاي چشمگير فناوري، نفت خام همچنان يكي از منابع اصلي تأمين انرژي در سطح جهاني به شمار ميرود. در سالهاي اخير، تمايل جهاني به استفاده از سوختهاي دوستدار محيط زيست و تبديل نفت خام به سوختهاي باكيفيت افزايش يافته است. با اين حال، مصرف مستمر سوختهاي فسيلي، موجب بروز آلودگي هاي زيست محيطي شده است. يكي از آلايندههاي اصلي موجود در نفت خام، تركيبات گوگردي است كه هم موجب كاهش كيفيت نفت و فرآوردههاي آن ميشود و هم آثار زيانباري بر سلامت انسان و محيط زيست دارد. از اين رو حذف تركيبات گوگردي از سوخت اهميت ويژهاي را كسب كرده است. فيلتراسيون سوخت به روش هاي متفاوتي انجام مي شود كه نوع جذبي آن در اين پروژه مورد بررسي قرار ميگيرد. لايههاي نانوليفي با توجه به سطح ويژه بسيار بالا، بستر مناسبي براي انواعي از فيلترها به حساب ميآيد. بهمنظور افزايش راندمان فيلترها ميتوان ذرات خاص را در بستر الياف قرار داد يا اينكه بستر نانوليفي فيلتر بدون يا با ذرات را فعال سازي (اكتيوه)كرد. فعالسازي توان جذب فيلتر را براي جذب تركيبات گوگردي افزايش مي دهد چون شكل گيري حفرات افزايش حجم را به همراه داشته و همزمان دسترسي تركيبات گوگردي افزايش مييابد. پلياكريلونيتريل بهدليل برخورداري از خواص فيزيكي مناسب و سهولت در فرايند الكتروريسي، در موارد زيادي به عنوان بستر نانوليفي مورد استفاده قرار گرفته است. از طرف ديگر نانوذرات مغناطيسي با توجه به ويژگي هاي خود در زمينههاي متنوعي به كار گرفته شده اند. مطالعات كتابخانهاي نشان ميدهد كه در تحقيقات پيشين، نانوذرات مغناطيسي بهصورت پودر براي جذب تركيبات گوگردي از سوخت، مورد استفاده قرار گرفته اند ولي به بسترهاي نانوليفي حاوي نانوذرات مغتاطيسي كمتر پرداخته شده است. از اينرو، هدف از انجام اين پژوهش، بررسي امكان بهكارگيري لايه نانوليفي پلياكريلونيتريل حاوي نانوذرات نيكل فريت بهعنوان فيلتر نانوليفي براي جداسازي تركيبات گوگردي از نفت خام است. به اين منظور محلولهاي پلياكريلو نيتريل (10درصد وزني-حجمي) حاوي درصدهاي مختلف نانوذرات نيكل فريت الكتروريسي شد. نانوالياف نهايي با آناليزهاي FE-SEM، EDS، Raman، FTIR و XRD مورد برسي قرار گرفت. نتايج FE-SEM نشان داد كه بعد از فعال سازي، نانوالياف بدون و حاوي نانوذرات نيكل فريت ساختار ليفي خود را حفظ ميكنند. قطر نانو الياف قبل از فعال سازي براي نانوالياف پلياكريلونيتريل حاوي 0، 10 و 20 درصد نيكل فريت به ترتيب 165، 194، 204، 211 و 236 نانومتر است. بررسيهاي XRD نشان داد كه افزودن نانوذرات نيكل فريت تاثير محسوسي بر ريز ساختار نانوالياف پلياكريلونيتريل ندارد و نانوذرات نيكل فريت قادر به تشكيل بلور در بستر نانوليفي نيستند؛ ولي بعد از فعال سازي نانوذرات توان شكل دهي بلور را (البته با فرم متفاوتي نسبت به بلور اوليه) پيدا مي كنند. آناليز FTIR حضور پيوندهاي فلز-اكسيژن را نشان داد ولي برهم كنشي بين بستر و نانوذرات نيكل فريت ديده نشد. آناليز رامان نشان داد كه آلوتروپ هاي كربني نانوليفي بدون و حاوي نانوذرات نيكل فريت، داراي عيوب قابل ملاحظه در محيط بيروني خود هستند. سطح ويژه نانوالياف بدون و حاوي 0 ، 10 و 20 درصد نيكل فريت، به ترتيب 678، 770 و 1000 متر مربع بر گرم تعيين شد. در آزمايشهاي مربوط به جداسازي گوگرد از سوخت بيشترين بازده فيلتراسيون براي نمونه نفت خام اصفهان4/10% اندازه گيري شد.
چكيده انگليسي
Given the rapid growth of the global population and significant technological advancements, crude oil remains one of the primary energy resources worldwide. In recent years, global demand for environmentally friendly fuels and the conversion of crude oil into higher-quality fuels has increased. Nevertheless, the continued consumption of fossil fuels has led to serious environmental pollution. Among the major pollutants present in crude oil are sulfur-containing compounds, which not only deteriorate the quality of crude oil and its derivatives but also pose serious risks to human health and the environment. Therefore, the removal of sulfur compounds from fuels has gained considerable importance. Fuel filtration can be performed using various methods, among which adsorption-based filtration is investigated in the present study. Due to their extremely high specific surface area, nanofibrous layers are considered highly suitable substrates for filtration applications. To enhance filter efficiency, specific particles can be incorporated into the fibrous matrix, or the nanofibrous filter media, with or without particles, can be activated. Activation significantly improves the adsorption capacity of the filter by promoting pore formation and increasing pore volume, thereby facilitating greater accessibility of sulfur compounds to adsorption Polyacrylonitrile has been widely used as a nanofibrous substrate owing to its favorable physical properties and ease of processing via electrospinning. In addition, magnetic nanoparticles have attracted considerable attention in various applications due to their unique properties. A review of the literature indicates that magnetic nanoparticles have primarily been used in powder form for the adsorption of sulfur compounds from fuels, while relatively limited research has focused on nanofibrous substrates containing magnetic nanoparticles. Accordingly, the main objective of this study is to investigate the feasibility of employing polyacrylonitrile nanofibrous layers containing nickel ferrite nanoparticles as nanofibrous filters for the separation of sulfur compounds from crude oil. To this end, polyacrylonitrile solutions (10 wt/v%) containing different concentrations of nickel ferrite nanoparticles were electrospun. The resulting nanofibers were characterized using FE-SEM, EDX, Raman spectroscopy, FTIR spectroscopy, and XRD analysis. FE-SEM observations revealed that both neat and nickel ferrite-loaded nanofibers retained their fibrous morphology after the activation process. The average fiber diameters prior to activation for polyacrylonitrile nanofibers containing 0, 10, and 20 wt% nickel ferrite were approximately 164.8, 194.7, and 203.7 nm, respectively, while after activation these values increased to approximately 211.9 and 235.9 nm for the nanoparticle-loaded samples. XRD analysis indicated that the incorporation of nickel ferrite nanoparticles had no significant effect on the microstructure of the polyacrylonitrile nanofibers, and that the nanoparticles were unable to form a crystalline structure within the nanofibrous matrix prior to activation. However, following the activation process, the nanoparticles exhibited the ability to form crystalline phases, albeit with a structure different from that of the original crystalline form. FTIR analysis confirmed the presence of metal–oxygen bonds, while no significant interaction between the polymer matrix and nickel ferrite nanoparticles was observed. Raman spectroscopy revealed that both neat and nanoparticle-loaded nanofibrous carbon allotropes possessed a considerable density of structural defects on their outer surfaces. The specific surface areas of the nanofibers containing 0, 10, and 20 wt% nickel ferrite were determined to be 678, 770, and 1000 m²/g, respectively.
استاد راهنما
حسين توانايي
استاد مشاور
مهدي بازرگاني پور
استاد داور
كميل نصوري , صديقه برهاني