ساخت نانوكاتالیست ZSM-5 برای تبدیل ضایعات پلاستیكی به هیدروكربنهای با ارزش

خلاصه اختراع :

در این اختراع طراحی و ساخت نانوكاتالیست ZSM-5 حاوی تقویتكننده بور در ساختار، برای اولین بار جهت تجزیه ضایعات پلاستیكی و تبدیل آنها به هیدروكربنهای محدوده بنزین مورد بررسی قرار گرفته است. نانوكاتالیست ZSM-5 در دو نسبت Si/Al‌ برابر با 20 و 200 به روش هیدروترمال سنتز شد (ZSM-5(20) و ZSM-5(200)). در این اختراع همچنین جهت بهبود خصوصیات ساختاری و اسیدی نانوكاتالیست، تقویتكنندههای آهن و مولیبدن به روش نوین تلقیح مرطوب چند مرحلهای به آن افزوده شد ( 10%Fe/ZSM-5(20) و 25%Mo/ZSM-5(200)). خصوصیات فیزیكی-شیمیایی نانوكاتالیست های سنتز شده با آنالیزهای XRD، FE-SEM و BET تعیین گردید و در نهایت كارایی آنها در فرایند پیرولیز كاتالیستی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز XRD وجود فازهای كریستالی مورد نظر را تأیید كرد. آنالیزهای FE-SEM نشان داد كه مورفولوژی سطحی ذرات كروی بوده و توزیع اندازه ذرات یكنواخت است. آنالیز BET سطح ویژه بالا و حجم حفرات مزو بالایی را نشان داد. نتایج نشان داد كه افزودن تقویتكننده-های آهن و مولیبدن باعث بهبود خصوصیات فیزیك-شیمیایی نانوكاتالیست ZSM-5 شده است. عملكرد كاتالیستی نمونههای سنتز شده برای پیرولیز كاتالیستی ضایعات پلاستیكی در یك راكتور نوین بستر ثابت دوجداره و دارای دو بستر در دمای °C 500 ارزیابی شد. نتایج نشان داد كه نانوكاتالیس ZSM-5(20) عملكرد بهتری نسبت به ZSM-5(200) از خود نشان داد و محصول با كیفیت بالاتر تولید كرد بطوریكه نانوكاتالیست ZSM-5(20) دارای بازده بالایی از آروماتیكها (83/7%) و تولید كمتر الفیها (11/13%) در فرایند پیرولیز كاتالیستی بود. با اینحال، نانوكاتالیست با نسبت بالای Si/Al اثر مثبتی بر فرآیند پیرولیز كاتالیستی داشت و محصول مطلوبتری در قیاس با پیرولیز حرارتی تولید كرد. همچنین در مقایسه دو -نانوكاتالیست ZSM-5(20) و 10%Fe/ZSM-5(20)، نانوكاتالیست 10%Fe/ZSM-5(20) با تولید مقدار مناسب آروماتیك (89/13%)، بنزن (35/0%) و الفین (59/10%) عملكرد كاتالیستی خوبی را داشته است. افزودن تقویت كننده مولیبدن، عملكرد نانوكاتالیست ZSM-5(200) را بهبود بخشید. نتایج حاكی از پتانسیل بالای نانوكاتالیستهای توسعه داده شده برای كاربردهای صنعتی میباشد.