Geri Dön

Karbon dioksit gazının iyonik sıvı- CO2 tutan organik sıvı hibrit çözücülere absorpsiyonunun kinetiği

The absorption kinetics of CO2 into ionic liquid- CO2 binding organic liquid hybrid solvents

  1. Tez No: 379627
  2. Yazar: ÖZGE YÜKSEL ORHAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ERDOĞAN ALPER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2014
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 257

Özet

Termal güç santrallerinden, petrol rafinerilerinden, petrokimya tesislerinden, hidrojen ve çimento fabrikalarından tek bir yerden karbondioksit emisyonu, iklim değişikliği üzerindeki etkilerinden dolayı en önemli küresel sorunlardan biri haline gelmiştir. Bundan dolayı, yeni sorbent malzemelerin ve CO2 yakalama teknolojilerinin geliştirilmesi önem kazanmıştır. Karbon dioksit yakalama için kullanılabilecek yenilikçi bir yaklaşım, çözücü olarak iyonik sıvı kullanmak ve ek olarak CO2 ile tepkimeye girebilecek reaktant da içeren bir hibrit çözelti geliştirmektir. Bu çalışmada viskozite vb. hidrodinamik özellikleri en uygun olan imidazolyum bazlı bir iyonik sıvı (1-etil-3-metil imidazolyumbis (trifluorometilsulfonil) imid ([emim][Tf2N])) ile amidin (ya da guanidin)/n-alkol belirli oranlarda karıştırılarak hibrit bir karbon dioksit yakalayan organik çözelti geliştirilmiştir. Daha önce amidin (ya da guanidin)/1-hekzanol sistemi incelenmiş ve uygun bir kinetiğe sahip olduğu saptanmıştır. Bu çalışmada, amidin olarak DBU (1,8-Diazabisiklo[5.4.0]undec-7-en), DBN (1,5-Diazabisiklo[4.3.0]non-5-en); guanidin olarak ise TMG (1,1,3,3-Tetrametilguanidin), TBD (1,5,7-Triazabisiklo[4.4.0]dek-5-en) seçilmiştir. Gerçek (“intrinsic”) tepkime hızı“durdurulmuş-akış”cihazında 10-35oC sıcaklık aralığında ölçülmüştür. Önce, sabit iyonik sıvı derişiminde ve değişen organik baz yüzdesi ile 1-hekzanol ortamında deneyler yapılmıştır. Sonra, sabit organik baz derişiminde ve değişen iyonik sıvı (İS) yüzdesi ile 1-hekzanol ortamında deneyler yapılarak CO2 ile tepkime kinetiği incelenmiştir. Elde edilen kinetik verilerin, her iki sistem için de, termoleküler tepkime mekanizmasına uyduğu görülmüştür. Hibrit sistemlerin organik baz miktarlarındaki artışın, aktivasyon enerjileri üzerinde belirgin bir etkisi gözlemlenmemiştir. Gaz-sıvı mini reaktöründe yapılan gaz absorpsiyon deneylerinden, sabit iyonik sıvı yüzdesinde farklı kütlece yüzdelere sahip organik baz içeren hibrit sistemlerin CO2 yakalama kapasiteleri ve başlangıç absorpsiyon hızları hesaplanmış, kütlece yüzde değişiminin bu hesaplamalara etkisi tartışılmıştır. Artan organik baz miktarının CO2 yükleme kapasitesini doğrusal bir şekilde arttırdığı belirlenmiştir. Böylece, önerilen bu yeni özgün hibrit sistemlerle, daha az reaktant kullanarak geleneksel amin sistemlerine oranla daha fazla CO2 yakalamanın mümkün olabileceği de gösterilmiştir. Ayrıca, bu hibrit sistemlerin tekrarlanabilir kullanımları için döngüsel absorpsiyon-desorpsiyon işlemleri gerçekleştirilmiş ve olası performans kayıpları tartışılmıştır.

Özet (Çeviri)

Because of its effect on the climate change, carbon dioxide emission from thermal power plants, petroleum refineries, petrochemical plants, hydrogen and cement factories became one of the most important global concerns. Therefore, development of new sorbent materials and CO2 capture technologies gained importance. A novel approach for this problem could be to employ an ionic liquid and to develop a blended solvent which can also react with CO2. In this work, because of the most appropriate hydrodynamical properties, such as viscosity, an immidazolium based ionic liquid (1-ethyl-3-methyl imidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide ([emim][Tf2N])) was blended with an amidine (or a guanidine)/n-alcohol to develop a novel hybrid solvent. Previously, amidine (or guanidine)/n-hexanol systems have been examined and it was found that they have favorable kinetics. In this work, as an amidine DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene), DBN (1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene) and as a guanidine TMG (1,1,3,3-Tetramethylguanidine), TBD (1,5,7-Triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene) were used.“Intrinsic”reaction rate was measured in a“stopped flow”equipment for a temperature range of 10-35 oC. First, experiments were carried out by keeping ionic liquid (IL) concentration constant and by varying organic base (amidine or guanidine) percentage in a 1-hexanol medium. Later, keeping ionic liquid concentration constant and by varying organic base percentage in 1-hexanol medium, experiments were carried out to investigate the reaction kinetics of CO2. It was observed that the kinetic data were fitted well to the termolecular reaction mechanism for both cases. Also, it was observed that the increase in organic base concentration did not have a significant effect on activation energies. Finally, gas absorption experiments were carried out in a gas-liquid mini reactor for the hybrid systems containing different weight concentrations of organic bases at constant ionic liquid weight percentage. The absorption capacities and initial absorption rates have been calculated and the effect of the mass percentage changes was discussed. It has been found that increasing the amount of the organic base increases the loading capacity of CO2 linearly. Thus, if the novel hybrid solvents as proposed here are used, CO2 capture could be achieved with less reactant than the traditional amine systems. Also, reusability and performance loss of hybrid solutions were investigated under sequential absorption-desorption cycles.

Benzer Tezler

  1. Spectroflorimetric determination of carbon dioxide gas in different coordination compounds media

    Karbondioksit gazinin farkli kordinasyon bileşikleri ortamlarinda spektroflorimetrik tayini

    İBRAHİM İLETMİŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    KimyaDokuz Eylül Üniversitesi

    Analitik Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZLEM ÖTER

  2. Utilization of the nanomaterials in optical chemical sensor designs

    Optik kimyasal sensör tasarımlarında nano malzemelerin kullanımı

    GÜLHAN SABANCI ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    KimyaDokuz Eylül Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZLEM ÖTER

  3. Determination of the effects of carbon-dioxide on the physical on the physical characteristics of garzan crude oil

    Karbon dioksit gazinın garzan ham petrolün fiziksel özellikleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi

    VİDİA REZAİ SADAHİANİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. TANJU MEHMETOĞLU

  4. Motorlu kara taşıtlarında karbon dioksit ve hava kirletici emisyonlarının tarihsel gelişimi ve elektrikli araçlara geçiş ile sağlanabilecek potansiyel emisyon azaltımları

    Historical development of carbon dioxide and other air pollutant emissions caused by land vehicles and potential reduction of emissions by switching to hybrid and electrical vehicles

    MEHMET ATAKAN TOKGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Medeniyet Üniversitesi

    Mühendislik Yönetimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR AKTAŞ

  5. Catalytic cracking of n-decare in the presence of carbon dioxide

    N-dekanın karbon dioksit ortamında parçalanması

    AYLİN RENGİN KISAKÜREK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TİMUR DOĞU