دانشگاه رازی

   این تحقیق به دو چالش متمایز اما مکمل در اصلاح محیط زیست و ارتقای سوخت می‌پردازد. در بخش اول، یک چارچوب فلزی-آلی مبتنی بر سریم (Ce-MOF) با موفقیت به روش سولوترمال سنتز و به طور کامل شناسایی شد. آنالیز پتانسیل زتا نشان دهنده بار سطحی مثبت نمونه (13.1+ میلی ولت) بودکه مناسب بودن این ماده برای جذب رنگدانه آنیونی را تایید می‌کند. اندازه‌گیری‌های جذب-واجذب نیتروژن، مساحت سطح Brunauer-Emmett-Teller (BET) برابر با 505 متر مربع بر گرم با ایزوترم ترکیبی نوع IVa/II را نشان داد که نشان‌دهنده ظرفیت جذب قابل توجه نمونه است. همچنین Ce-MOF حساسیت پیزوالکتریک قابل اندازه‌گیری 0.073 میلی‌ولت بر نیوتن متر را نشان داد که عملکرد آن را به عنوان یک ماده پاسخگو به پیزو تایید می‌کند. Ce-MOF سنتز شده به عنوان یک جاذب-پیزوکاتالیست برای حذف رنگدانه آزو آنیونی اسید بلک ??? (AB172) تحت شرایط نور محیطی، تنها با تکیه بر اکسیژن اتمسفری و انرژی مکانیکی القا شده ناشی از جریان سیال که کم هزینه و سازگار با محیط زیست است، به کار گرفته شد. آزمایش‌های کنترلی تایید کردند که نور محیطی در تخریب رنگدانه نقشی ندارد، و این نشان می‌دهد که حذف مشاهده‌شده منحصراً از مسیرهای جذب-پیزوکاتالیستی سرچشمه گرفته است. آزمایش‌های scavenger برای مشخص کردن دخالت گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) در این فرآیند صورت گرفت. بهینه‌سازی فرآیند با استفاده از روش‌ سطح پاسخ (RSM) مبتنی بر طراحی کامپوزیت مرکزی (CCD) انجام شد که سرعت همزدن، نسبت وزنی کاتالیزور به رنگ و pH را به عنوان پارامترهای حیاتی شناسایی کرد و به راندمان حذف رنگ بیش از 80? در pH = 8، نسبت وزنی کاتالیزور به رنگ بالای 60، سرعت همزدن بالای 600 دور در دقیقه و زمان واکنش 120 دقیقه دست یافت. آزمایش‌های مرتبط با قابلیت استفاده مجدد و پایداری ساختاری پس از چرخه هم صورت گرفت که استحکام و پایداری Ce-MOF را تایید نمودند. مدل‌سازی سینتیکی نشان داد که جذب رنگ از یک مدل ترکیبی شبه مرتبه اول (PFO) و شبه مرتبه دوم (PSO) پیروی می‌کند که نشان‌دهنده وجود مکانیسم‌های جذب موازی است. بخش دوم این پایان‌نامه بر توسعه و ارزیابی یک فرآیند گوگردزدایی اکسیداتیو-استخراجی یکپارچه برای نفت کوره سنگین (HFO) تمرکز دارد. استراتژی پیشنهادی، کنترل دقیق محتوای گوگرد در محصول نهایی را با تنظیم کسر حجمی HFO کم گوگرد امکان‌پذیر می‌سازد و انعطاف‌پذیری قابل توجهی را در برآورده کردن مقررات زیست‌محیطی مانند محدودیت‌های جهانی انتشار گوگرد ارائه می‌دهد. با توجه به تفاوت ارزش اقتصادی قابل توجه بین HFO با گوگرد بالا و پایین، این فرآیند پتانسیل بالایی برای پیاده‌سازی در مقیاس صنعتی نشان می‌دهد. آزمایش‌های قابلیت استفاده مجدد کاتالیزوری نشان داد که کاتالیزور بازیابی شده، پس از پیش‌فرآوری مناسب، می‌تواند حداقل برای هشت چرخه متوالی بدون از دست دادن قابل توجه فعالیت، مورد استفاده مجدد قرار گیرد که این امر، اقتصادی بودن این فرآیند را تایید می‌کند. علاوه بر این، دو پیکربندی مفهومی فرآیند (Multistage Continuous and Mixer-Settler) بر اساس سیستم پایلوت موجود طراحی شدند. شبیه‌سازی‌های فرآیندی نشان دادند که این پیکربندی‌ها می‌توانند مصرف محلول کاتالیزور مرحله دوم را به طور قابل توجهی کاهش دهند و توجیه اقتصادی کلی را بیشتر افزایش دهند. در مقایسه با هیدرودسولفوریزاسیون مرسوم (HDS)، فرآیند پیشنهادی تحت شرایط بسیار ملایم‌تری عمل می‌کند، هزینه‌های کمتری را متحمل می‌شود و به طور موثر ترکیبات گوگردی با واکنش‌پذیری کم مانند بنزوتیوفن (BT) و دی‌بنزوتیوفن (DBT) را از HFO حذف می‌کند. فراتر از کاهش گوگرد، این فرآیند همچنین پتانسیل کاهش ویسکوزیته بخش‌های سنگین سوخت را نشان می‌دهد و جابجایی، فرآیندپذیری و کاربرد آنها را در سایر جریان‌ها مانند پسماندهای خلاء بهبود می‌بخشد. به طور کلی، این پایان‌نامه نشان می‌دهد که استفاده از قابلیت‌های ترکیبی و طراحی فرآیند یکپارچه می‌تواند راه‌حل‌های کارآمد، پایدار و اقتصادی مناسبی برای حذف آلاینده‌ها و افزایش کیفیت سوخت ارائه دهد و چشم‌انداز ارزشمندی را برای کاربردهای صنعتی آینده ارائه دهد.