پژوهشگران دانشگاه شیراز به کمک نانوسیال‌ها به افزایش بازده جذب و جداسازی گاز دیاکسیدکربن در سیستم طراحی شده در مقیاس آزمایشگاهی دست یافتند.
افزایش بازده حذف گاز CO2 به کمک نانوسیال‌ها
پژوهشگران دانشگاه شیراز به کمک نانوسیال‌ها به افزایش بازده جذب و جداسازی گاز دیاکسیدکربن در سیستم طراحی شده در مقیاس آزمایشگاهی دست یافتند. این نانوسیال‌ها که به عنوان حلال در غشاهای الیاف توخالی استفاده شد، جایگزین بسیار مناسبی برای حلال‌های معمول حذف گازهای اسیدی به ویژه در صنایع شیرین سازی گاز خواهند بود.
تولید گاز دیاکسیدکربن به ویژه در کشورهای در حال توسعه به دلیل مصرف بیش از حد سوخت‌های فسیلی روندی رو به رشد دارد. تخمین زده می‌شود دیاکسیدکربن اثر گازهای گلخانه‌ای را در حدود ۷۰٪ افزایش دهد. جداسازی دیاکسیدکربن از طریق فرآیندهای مرسوم پیشین شامل جذب توسط حلال، جذب سطحی و فرآیند برودتی، مشکلاتی نظیر تشکیل کف و کانال سازی و همچنین هزینه‌های بالای عملیاتی و سرمایه گذاری را به همراه دارد.
فرایند جذب گاز توسط غشای الیاف توخالی ترکیبی از جداسازی توسط غشا و فرآیند جذب شیمیایی است که امروزه از اهمیت خاصی برخوردار شده است. از سوی دیگر، استفاده از نانوسیال‌های جاذب دیاکسیدکربن با ویژگی‌های منحصر بفرد از جمله پایداری بالای مکانیکی و حرارتی، توانایی فراوان در جذب و ذخیره‌سازی گاز، احیای آسان و دیگر خواص انتقالی می‌تواند جایگزینی برای حلال‌ها و یا به عنوان ماده افزودنی به حلال‌های رایج جهت افزایش میزان بازده حذف دیاکسیدکربن باشد.
از این رو، این پژوهشگران با استفاده از نانوسیال‌هایی همچون نانولوله های کربنی و نانوسیلیکا، به دنبال افزایش میزان جذب دیاکسیدکربن در غشاهای الیاف تو خالی بودند. بدین منظور، آن‌ها به طراحی و ساخت سیستمی آزمایشگاهی و بررسی عملکرد نانوسیال‌ها در حذف دیاکسیدکربن پرداختند.
علی گلخوار، کارشناس ارشد مهندسی شیمی از دانشگاه شیراز، با بیان اینکه تلفیق فرایند جداسازی توسط غشا وکاربرد نانوسیال‌ها به عنوان حلال در فرآیند جذب دیاکسیدکربن از اهداف اصلی این طرح بوده است، ابراز کرد: « در این پروژه خواص انتقال جرمی نانوسیال‌ها و ویژگی جذب آن‌ها در غشای الیاف توخالی تماس دهنده دوفاز مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا اثر پارامترهای مختلفی نظیر نوع و غلظت نانوسیال‌ها، دما و دبی‌های مایع و گاز بررسی شد. با توجه به نتایج حاصل شده، استفاده از نانوسیال‌ها افزایش جذب گاز دی اکسید کربن را در پی داشتند.»
طبق گفته‌های گلخوار، بازده حذف دیاکسیدکربن برای نانوسیال سیلیکا و مخصوصا نانولوله‌کربنی در مقایسه با آب مقطر افزایش قابل ملاحظه ای داشت که این میزان با افزایش غلظت نانوذرات بیشتر شد. از طرفی استفاده از نانولوله‌های کربنی مؤثرتر از نانوسیال سیلیکا بودند.
این پژوهش با شماره اختراع ۷۸۹۲۷ به ثبت رسیده است. همچنین به گفته گلخوار، در حال حاضر گروهی از دانشجویان به دنبال بررسی دقیق تر تئوری این فرایند و مدلسازی آن هستند.
نتایج این پژوهش که به دست علی گلخوار، دکتر پیمان کشاورز و دکتر داریوش مولا اعضای هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه شیراز، صورت گرفته است در مجله Journal of membrane science (جلد ۴۳۳، ماه ژانویه سال ۲۰۱۱، صفحات ۱۷الی ۲۴) منتشر شده است.
