بهینه سازی فرایند اکسایش کاتالیستی مونوکسیدکربن به روش سطح پاسخ

Abstract

هدف از این پژوهش، مدل‌سازی و بهینه کردن پارامترهای عملیاتی موثر در فرایند اکسایش کاتالیستی گاز مونوکسیدکربن با استفاده از کاتالیست 15 درصد وزنی اکسید کبالت- اکسید سریم با نسبت وزنی 5/1 از فلزکبالت به سریم بر پایه نانولوله‌های کربنی چند دیواره به روش برنامه طراحی آزمایش سطح پاسخ است. بدین منظور تعداد سی آزمایش با استفاده از طراحی مرکب مرکزی توسط نرم‌افزار Design Expert 7.0.0 انجام شد که چهار پارامتر آزمایشگاهی دما، غلظت مونوکسیدکربن، غلظت اکسیژن و سرعت فضایی در پنج سطح (2+ ،1+ ،0،1- ،2-) به عنوان متغیرهای مستقل انتخاب شدند. نتایج طراحی آزمایش، حاکی از صحت استفاده از یک معادله درجه دوم بین درصد تبدیل گاز مونوکسیدکربن (متغیر پاسخ) و چهار متغیر مستقل است. داده‌های حاصل از روش سطح پاسخ نشان داد که درصد تبدیل به طور موثری تحت تاثیر متغیرهای دمای فرایند و غلظت گاز اکسیژن در خوراک ورودی است. مقادیر بهینه پارامترهای مورد مطالعه برای رسیدن به درصد تبدیل 100% مونوکسیدکربن به دی‌اکسیدکربن تحت فرایند اکسایش کاتالیستی، بدین قرار است: دما= C°200، غلظت مونوکسیدکربن=ppm 780، غلظت اکسیژن= .%vol 25/5، سرعت فضایی= h-1 10000. آنالیز واریانس نشان داد که ضریب همبستگی بالایی برابر با 9994/0=R2 بین داده‌های آزمایشگاهی و مقادیر پیش‌بینی شده از مدل فرضی برای متغیر پاسخ برقرار بوده که بیانگر صحت استفاده از مدل فرضی برای کاتالیست ساخته شده در محدوده شرایط عملیاتی مورد استفاده است.