بازیافت کاتالیست های مستعمل واحد کلاوس پالایشگاه های گاز طبیعی و استفاده از آن ها جهت سنتز جاذب های کامپوزیتی پوشیده با پلی پیرول به منظور حذف سرب از محلول آبی
محورهای موضوعی : فلزات سنگین
نیما فلاح
1
(
کارشناسی ارشد، گروه شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی قائمشهر، ایران.
)
طیبه جوهری
2
(
کارشناسی ارشد، گروه شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی ساوه، ایران.
)
محمدرضا طوسی
3
(
دانشیار گروه شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی قائمشهر، ایران * (مسؤول مکاتبات).
)
محمدحسن پیروی
4
(
دانشیار گروه شیمی، آزمایشگاه تحقیقاتی کاتالیست، گروه شیمی نفت و کاتالیست، دانشکده شیمی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
)
کلید واژه: بازیافت کاتالیست مستعمل, آلومینای فعال, پلی پیرول, جاذب کامپوزیتی, سرب,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: فرایندهای کاتالیستی در صنایع نفت و گاز و در زمینه پالایش، خالص سازی و تولید محصولات با ارزش افزوده بیش تر از اهمیت بسیار زیادی برخوردارند. در این میان احیای کاتالیست های مستعمل و استفاده از آن ها می تواند کمک شایانی در رفع معضلات مربوط به نگهداری این نوع پسماندها در پالایشگاه های کشور نماید. در این تحقیق احیای کاتالیست های مستعمل کلاوس در واحد بازیافت گوگرد (واحد SRU) و استفاده از آن جهت تهیه کامپوزیت آلومینا/پلی پیرول به عنوان جاذب مناسب جهت حذف سرب از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفت. روش بررسی: احیای کاتالیست ها به دو روش استفاده از آب داغ و استفاده از محلول سود و سپس حذف کک به روش حرارتی انجام شد. شناسایی و آنالیز کاتالیست های احیا شده بوسیله تکنیک های XRD، XRF و FTIR و BET صورت گرفت. سنتز کامپوزیت آلومینا/پلی پیرول با استفاده از پلیمریزاسیون درجا روی بستر آلومینای احیا شده صورت گرفت و قابلیت آن جهت حذف سرب از محلول آبی درشرایط مختلف اعم از pH محلول، غلظت های مختلف سرب، دما و مقدار جاذب اندازه گیری شد. یافته ها: نتایج به دست آمده نشان داد که احیای کاتالیست ها موجب حذف ناخالصی ها و کاهش گوگرد به میزان قابل توجهی گردید و تأثیری بر ساختار کاتالیست نداشت. سطح ویژه کاتالیست از m2/g 84 در نمونه مستعمل به m2/g 186 افزایش و مقدار گوگرد از 53/2% به 007/0-005/0% کاهش یافت. بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که کامپوزیت ساخته شده توانایی بالایی در حذف یون های سرب از آب دارد. رفتار جذبی براساس هم دمای لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم تعیین گردید
Background and Objective: Catalytic processes in oil and gas industries are very important for refining, purification and production of useful compounds. Regeneration of spent catalysts is interested due to their environmental problems as solid wastes in the refineries. Activated alumina is a very useful catalyst in gas refinery for conversion of hydrogen sulfide to the elemental sulfur in Claus unit.In this paper regeneration of spent catalyst of Claus process in Sulfur Recovery Unit (SRU) and application of it for synthesis of polypyrrole/Al2O3 composite as an adsorbent of lead ion was investigated. Method: Catalyst regeneration was performed via washing by water or caustic washing and then thermal process. Characterization and analysis of catalysts were performed by XRF, XRD, FTIR, and BET measurements. Polypyrrole /Al2O3 composite was synthesized by in situ polymerization and used for removal of lead ions in batch experiments and different values of pH, lead concentration and temperature. Findings: Results showed that regeneration process caused to removal of impurities and sulfur without any change in the catalyst structure. Specific area of catalyst increased from 84 m2/g in spent catalyst to 186 m2/g in regenerated sample while the sulfur content decreased from 2.53% to 0.005-0.007%. Discussion and Conclusion: The results indicated that the composite showed high ability for lead removal. Adsorption behavior was determined as Langmuir isotherm and pseudo-second order kinetic.
- Dufresne, P., 2007. Hydroprocessing catalysts regeneration and recycling. Appl. Catal. A, Vol. 322, pp. 67-75.
- Zare Nezhad, B., Hosseinpour, N., 2008. Effect of O2 Concentration on the Reaction Furnace Temperature and Sulfur Recovery Using a TSWEET ® Process Simulator. Appl. Thermal Eng, Vol. 28, pp. 738-744.
- Karge, H. G., Taniecki, M., Zibkek, M., 1998. UV-visible spectroscopic investigations of the modified claus reaction on NaX zeolite catalysts. J. Catal., Vol. 109, pp. 252-262.
- Datta, A., Cavel, R. G., 1985. Claus catalysis. 3. An FTIR study of the sequential adsorption of sulfur dioxide and hydrogen sulfide on the alumina catalyst. J. Phys. Chem., Vol. 89, pp. 454-457.
- Bernardo, C. A., Trimm, D. L., 1978. Structural factors in the deposition of carbon on nickel. Carbon, Vol. 14, pp. 225-228.
- Wolf, E. E., Alfani, F., 1982. Catalysts Deactivation by Coking. Catal. Rev. Sci. Eng., Vol. 24, pp. 329-371.
- Choi, K. Y., Cant, N. W., 1998. Trimm, D. L.; Gasification of carbonaceous particulates. J. Chem. Technol. Biotechnol., Vol. 71, pp. 57-60.
- Walker, P. L., Rusinko, J. F., Austin, L. G., 1959. Gas reactions of carbon. Adv. Catal., Vol. 1, pp. 133-221.
- Bernardo, C. A., Trimm, D. L., 1979, The kinetics of gasification of carbon deposited on nickel catalysts. Carbon, Vol. 17, pp. 115-120.
- McCarty, J. G., Wise, H., 1979. Hydrogenation of surface carbon on alumina-supported nickel. J. Catal., Vol. 57, pp. 406-416.
- Heck, R. M., Farrauto, R. J., 1994. Catalytic Air Pollution Control, Commercial Technology, VanNostrand Reinhold, New York.
- Trimm, D.L., 1980. Design of Industrial catalysts. Elsevier, Amsterdam.
- Mallakpour, S., Khadem, E., 2015. Recent development in the synthesis of polymer nanocomposites based on nano-alumina, Progress Polymer Sci., Vol 51, pp. 74-93.
- Zavareh, S., Zarei, M., Darvishi, Azizi, F. A., 2015. As (III) adsorption and antimicrobial properties of Cu–chitosan/alumina nanocomposite, Chem. Eng. J., Vol. 273, pp. 610-621.
- Yahyaei, B., Azizian, S., Mohammadzadeh, A., Pajohi-Alamoti, M., 2014. Preparation of clay/alumina and clay/alumina/Ag nanoparticle composites for chemical and bacterial
- Tajizadegan, H., Jafari, M., Rashidzadeh, M., Saffar-Teluri, A., 2013. A high activity adsorbent of ZnO–Al2O3 nanocomposite particles: Synthesis, characterization and dye removal efficiency, Appl. Surf. Sci., Vol. 276, pp. 317-322.
- Mahapatra, A., Mishra, B. G., Hota, G., 2013. Adsorptive removal of Congo red dye from wastewater by mixed iron oxide–alumina nanocomposites, Ceramics Int., Vol. 39, pp. 5443-5451
- Gupta, V. K., Agarwal, S., Saleh, T. A., 2011. Synthesis and characterization of alumina-coated carbon nanotubes and their application for lead removal, J. Hazard. Mater., Vol. 185, pp. 17-23.
- Nomngongo, P. N., Ngila, J. C., 2014. Functionalized nanometer-sized alumina supported micro-solid phase extraction coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry for preconcentration and determination of trace metal ions in gasoline samples, RSC Advances, Vol. 4, pp. 46257-46264.
- Lemster, K., Delporte, M., Graule, T., Kuebler, J., 2007. Activation of alumina foams for fabricating MMCs by pressureless infiltration, Ceramics Int., Vol. 33, pp. 1179–1185.
_||_
- Dufresne, P., 2007. Hydroprocessing catalysts regeneration and recycling. Appl. Catal. A, Vol. 322, pp. 67-75.
- Zare Nezhad, B., Hosseinpour, N., 2008. Effect of O2 Concentration on the Reaction Furnace Temperature and Sulfur Recovery Using a TSWEET ® Process Simulator. Appl. Thermal Eng, Vol. 28, pp. 738-744.
- Karge, H. G., Taniecki, M., Zibkek, M., 1998. UV-visible spectroscopic investigations of the modified claus reaction on NaX zeolite catalysts. J. Catal., Vol. 109, pp. 252-262.
- Datta, A., Cavel, R. G., 1985. Claus catalysis. 3. An FTIR study of the sequential adsorption of sulfur dioxide and hydrogen sulfide on the alumina catalyst. J. Phys. Chem., Vol. 89, pp. 454-457.
- Bernardo, C. A., Trimm, D. L., 1978. Structural factors in the deposition of carbon on nickel. Carbon, Vol. 14, pp. 225-228.
- Wolf, E. E., Alfani, F., 1982. Catalysts Deactivation by Coking. Catal. Rev. Sci. Eng., Vol. 24, pp. 329-371.
- Choi, K. Y., Cant, N. W., 1998. Trimm, D. L.; Gasification of carbonaceous particulates. J. Chem. Technol. Biotechnol., Vol. 71, pp. 57-60.
- Walker, P. L., Rusinko, J. F., Austin, L. G., 1959. Gas reactions of carbon. Adv. Catal., Vol. 1, pp. 133-221.
- Bernardo, C. A., Trimm, D. L., 1979, The kinetics of gasification of carbon deposited on nickel catalysts. Carbon, Vol. 17, pp. 115-120.
- McCarty, J. G., Wise, H., 1979. Hydrogenation of surface carbon on alumina-supported nickel. J. Catal., Vol. 57, pp. 406-416.
- Heck, R. M., Farrauto, R. J., 1994. Catalytic Air Pollution Control, Commercial Technology, VanNostrand Reinhold, New York.
- Trimm, D.L., 1980. Design of Industrial catalysts. Elsevier, Amsterdam.
- Mallakpour, S., Khadem, E., 2015. Recent development in the synthesis of polymer nanocomposites based on nano-alumina, Progress Polymer Sci., Vol 51, pp. 74-93.
- Zavareh, S., Zarei, M., Darvishi, Azizi, F. A., 2015. As (III) adsorption and antimicrobial properties of Cu–chitosan/alumina nanocomposite, Chem. Eng. J., Vol. 273, pp. 610-621.
- Yahyaei, B., Azizian, S., Mohammadzadeh, A., Pajohi-Alamoti, M., 2014. Preparation of clay/alumina and clay/alumina/Ag nanoparticle composites for chemical and bacterial
- Tajizadegan, H., Jafari, M., Rashidzadeh, M., Saffar-Teluri, A., 2013. A high activity adsorbent of ZnO–Al2O3 nanocomposite particles: Synthesis, characterization and dye removal efficiency, Appl. Surf. Sci., Vol. 276, pp. 317-322.
- Mahapatra, A., Mishra, B. G., Hota, G., 2013. Adsorptive removal of Congo red dye from wastewater by mixed iron oxide–alumina nanocomposites, Ceramics Int., Vol. 39, pp. 5443-5451
- Gupta, V. K., Agarwal, S., Saleh, T. A., 2011. Synthesis and characterization of alumina-coated carbon nanotubes and their application for lead removal, J. Hazard. Mater., Vol. 185, pp. 17-23.
- Nomngongo, P. N., Ngila, J. C., 2014. Functionalized nanometer-sized alumina supported micro-solid phase extraction coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry for preconcentration and determination of trace metal ions in gasoline samples, RSC Advances, Vol. 4, pp. 46257-46264.
- Lemster, K., Delporte, M., Graule, T., Kuebler, J., 2007. Activation of alumina foams for fabricating MMCs by pressureless infiltration, Ceramics Int., Vol. 33, pp. 1179–1185.
