OPTIMIZATION AND FUNCTIONALIZATION OF POROUS POLYMERS FOR POST-COMBUSTION CARBON CAPTURE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Master's thesis) MS.Thesis_Mahmoud_Abdalla.pdf Restricted to Repository staff only until 23 October 2025. Download (10MB)

Arabic Abstract

في ظل الجهود العالمية المتزايدة لمكافحة تغير المناخ، أصبح احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون من الانبعاثات ً الصناعية أمرا بالغ الأهمية. في هذه الدراسة، تم تصنيع البوليمرات المسامية القائمة على الفينول، وتحسينها، وتعديلها لتعزيز قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون. تم تحقيق تحسين مساحة السطح باستخدام منهجية الاستجابة السطحية، حيث تم تحديد درجة الحرارة، ووقت التفاعل، وكمية المحفز كعوامل رئيسية لتحقيق أقصى قدر من مساحة السطح، مما أدى إلى قيمة محسنة تبلغ 857.5م/²جم. تم تعديل البوليمر بوحدات السيليكات المحتوية على الأمينات، وتحديدًا APTSو ،ABTESلتحسين امتصاصه لثاني أكسيد الكربون. من بين العينات المعدلة، أظهر البوليمر المعدل بـ APTSأعلى قدرة امتصاص لثاني أكسيد الكربون، حيث وصلت إلى 2ملي مول/جم عند 273كلفن وضغط 1بار. ويعزى هذا التحسن إلى الدمج الناجح لمجموعات الأمين، كما تم تأكيده باستخدام تقنيات التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء) ، (FTIRومجهر المسح الإلكتروني ) ،(SEM-EDXوالتحليل العناصر، والتي أظهرت توزيعً ً ا متجانسا للنيتروجين والسيليكون. تم تقييم الاستقرار الحراري باستخدام التحليل الحراري الوزني) ، ً (TGAحيث أظهرت البوليمرات المعدلة استقرارا حراريًا يصل إلى 400درجة مئوية. علاوة على ذلك، أظهرت اختبارات الامتصاص والتجديد الدورية متانة البوليمرات المعدلة، حيث حافظت على قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون عبر عدة دورات. تشير هذه النتائج إلى أن البوليمرات المسامية القائمة على الفينول، وخاصة تلك المعدلة بـ ، APTSتحمل إمكانات كبيرة لتطبيقات احتجاز ثاني ًأكسيد الكربون الصناعية نظرا لأدائها المحسن في الامتصاص، واستقرارها الحراري، ومتانتها على المدى الطويل

English Abstract

Amidst growing global efforts to combat climate change, the capture and sequestration of CO2 from industrial emissions is becoming increasingly critical. In this work, phenolic resin-based porous polymers were synthesized, optimized, and functionalized to enhance their CO2 adsorption capabilities. Surface area optimization was achieved using response surface methodology (RSM), identifying temperature, reaction time, and catalyst amount as key parameters for maximizing surface area, resulting in an optimized value of 857.5 m²/g. The polymer was functionalized with amine-containing silanes, specifically APTS and ABTES, to improve its CO2 uptake. Among the functionalized samples, the APTSfunctionalized polymer (OPTP-8-APTS) exhibited the highest CO2 adsorption capacity, reaching 2 mmol/g at 273 K and 1 bar. This enhancement was attributed to the successful incorporation of amine groups, as confirmed by FTIR, SEM-EDX, and elemental analysis, which showed a uniform distribution of nitrogen and silicon. Thermal stability was evaluated using thermogravimetric analysis (TGA), where the functionalized polymers displayed thermal stability to 400 °C. Furthermore, cyclic adsorption–desorption tests demonstrated the durability of the functionalized polymers, as they maintained their CO2 adsorption capacity over multiple cycles. These findings suggest that the functionalized phenolic resin-based polymers, particularly those modified with APTS, hold immense potential for industrial CO2 capture applications due to their enhanced adsorption performance, thermal stability, and long-term durability.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Chemical Engineering Research > Environment
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Mohammed, Mohammed
Committee Members:	Abdelnaby, Mahmoud and Abdelaziz, Omar and Abussaud, Basim and Onaizi, Sagheer
Depositing User:	MAHMOUD ABDALLA (g201736250)
Date Deposited:	27 Oct 2024 05:30
Last Modified:	27 Oct 2024 05:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143086