Synthesis of Metal-Modified Nitrogen Doped Activated Carbon for Ultra-deep Desulfurization

Synthesis of Metal-Modified Nitrogen Doped Activated Carbon for Ultra-deep Desulfurization. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
MR. MUSA AZEEZ OLUWADAMILARE's THESIS REPORT.pdf - Draft Version
Restricted to Repository staff only until 14 June 2021.

Download (16MB)

Arabic Abstract

تشير هذه الدراسة إلى تخليق الكربون النشط الجديد المعدل بالنيتروجين والمنقح بعنصر المولبيديوم. تم تحضير الكربون من بذور التمر عن طريق المعالجة باستخدام كلوريد الزنك. تمت دراسة الخصائص الفيزيائية - الكيميائية لأربعة مركبات تم تحضيرها وهي الكربون النشط والكربون النشط المعدل بالنيتروجين والكربون النشط المعدل بالنيتروجين والمنقح بعنصر المولبيديوم والكربون النشط المنقح بعنصر المولبيديوم. تمت الدراسة التوصيفية للمركبات باستخدام عدة أجهزة منها جهاز مطيافية الأشعة تحت الحمراء وجهاز مطيافية الرامان وجهاز الأشعة السينية وجهاز مطيافية الأشعة السينية الضوئية وجهاز مجهر المسح الإلكتروني. كما تمت في هذه الرسالة دراسة كفاءة المواد المحضرة في ادمصاص مركبات الكبريت من الأوساط النفطية. بينت النتائج ترتيب المركبات من الأعلى كفاءة في الادمصاص كما يلي الكربون النشط المعدل بالنيتروجين والمنقح بعنصر المولبيديوم ثم الكربون النشط المنقح بعنصر المولبيديوم ثم الكربون النشط ثم الكربون النشط المعدل بالنيتروجين. اعلى قيمة إزالة للكبريت هي 99.7% بقدرة ادمصاص 19.94 جرام من الكبريت لكل جرام من مركب الكربون النشط المعدل بالنيتروجين والمنقح بعنصر المولبيديوم في درجة حرارة الجو بانتقائية ممتازة في وجود العطريات (التولوين، النفثالين و1-ميثيلسوكوينولين).. أظهرت النتائج ان مساحة سطح هذا المركب هي 1027 متر مربع. يُعزى التحسين في قدرات الادمصاص إلى التأثير التآزري لذرات النيتروجين غير المتجانسة التي تساعد على التشتت الجيد للجسيمات النانوية من المولبيديوم على سطح الكربون وبالتالي تحسين كيمياء السطح والخصائص الاخرى. أوضحت الدراسات الحركية أن التفاعل سار في حركية من الدرجة الثانية شبه الزائفة بينما كشفت الدراسة أن كل من ان النتائج تتفق مع نموذج فرندلتش بشكل أكثر دقة.

English Abstract

This study reports synthesis of novel mesoporous metal-modified nitrogen doped activated carbon from date seeds by ZnCl2 activation and its applicability for ultra-deep desulfurization of model oil (DBT dissolved in isooctane). The physico-chemical properties of four composites prepared namely, AC, AC-N, AC-N-Mo and AC-Mo were characterized by FTIR, SEM/EDS, Raman, XPS, and XRD. The adsorption capacity breakthrough follows the order AC-N-Mo > AC-Mo > AC > AC-N. Heteroatom (N) metal modified AC exhibits higher adsorption capacities for DBT at 100 ppmw-S with the maximum value of 99.7% corresponding to 19.94 mg-S/g at room temperature than the unmodified carbon with 17.96 mg-S/g despite its highest surface area and pore volume of 1027 m2g-1 and 0.55 cm3g-1 respectively. AC-N-Mo also displayed excellent selectivity in the presence of aromatics (toluene, naphthalene and 1-methylisoquinoline). The enhancement in the DBT uptake capacities of AC-N-Mo is attributed to synergy effect of nitrogen heteroatoms which aid well dispersion of molybdenum nanoparticles on carbon surface thereby improving its surface chemistry and promising textural characteristics. The kinetic studies showed that the reaction proceeded vial pseudo-second order kinetics while the isotherm revealed that both Freundlich and Langmuir fit the data but Freundlich fit the data more accurately for the best performing adsorbent.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemistry
Divisions: College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor: Ganiyu, Saheed
Committee Members: Alhooshani, Khalid and Saleh, Tawfik
Depositing User: MUSA OLUWADAMILARE (g201706150)
Date Deposited: 17 Jun 2020 11:46
Last Modified: 17 Jun 2020 11:46
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141622