دانلود ترجمه مقاله تغییرات مورفولوژیکی میکرو و نانو CaCO3 خالص – وایلی ۲۰۱۲

تغییرات مورفولوژیکی میکرو و نانو CaCO3 خالص در طول چرخه حلقه کلسیم برای جذب CO2

Morphological Changes of Pure Micro- and Nano-Sized CaCO3 during a Calcium Looping Cycle for CO2 Capture

۱ مقدمه
۲ مواد و روش‌ها
۳ نتایج و بحث
۴ نتیجه‌گیری
نمادها
نمادهای یونانی

چکیده

در این تحقیق جذب سیکلی کربن دی اکسید با استفاده از جاذب‌های برپایه کلسیم اکسید حاصل از میکرو و نانوکلسیم کربنات با تمرکز روی خصوصیات متفاوت تبدیل کربناسیون، نرخ کربناسیون، مساحت سطح، حجم منافذ، تغییرات مورفولوژیکی و میکرواسترین دو جاذب طی واکنش‌های با دمای بالا بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که جاذب برپایه کلسیم اکسید حاصل از نانوکلسیم کربنات (NC-CaO) نسبت به جاذب مشابهی که از میکروکلسیم کربنات (MC-CaO) در واکنش‌های سیکلی جذب کربن دی اکسید بدست آمده است تبدیل و نرخ کربناسیون بیشتری دارد. گذشته از این، نانوکلسیم کربنات نرخ کربناسیون سریع‌‌اش را در ابتدای هر سیکل برای چند دهه ثانیه حفظ می‌کند. بالعکس، نرخ کربناسیون میکروکلسیم کربنات با افزایش تعداد سیکل کمتر می‌شود. متأسفانه، نانوکلسیم کربنات راحتتر زینتری می‌شود. دانه‌های نانوکلسیم کربنات که متشکل از چندین نانوکریستال کروی‌اند طی واکنش‌های با دمای بالا دچار تغییرات موروفولوژیکی شدیدی می‌شوند. از مکانیزم جابجایی لایه دانه‌ برای توجیه زینتری شدن جاذب برپایه کلسیم اکسید استفاده می‌شود. کریستال‌های کوچکتر حساسیت بیشتری به ادغام با کریستال‌های بزرگتر در طی واکنش‌های با دمای بالا دارند.

۴ نتیجه‌گیری
این مطالعه ثابت کرد که نانوکلسیم اکسید نسبت به میکروکلسیم اکسید در واکنش‌های سیکلی تبدیل و نرخ کربناسیون بیشتری دارد. علاوه بر این، نانوکلسیم اکسید در ابتدای هر سیکل به مدت چند ده ثانیه نرخ کربناسیون سریع‌اش را حفظ کرد. بالعکس، نرخ کربناسیون میکروکلسیم اکسید با افزایش تعداد سیکل‌ها تقلیل یافت. مساحت‌های سطح ‌اندازه‌گیری شده BET و حجم منافذ ‌اندازه‌گیری شده در کل طیف اندازه منافذ با افزایش تعداد سیکل در کلسیم اکسید میکرو و نانو به شدت تقلیل یافت. مساحت‌های سطح BET نانوکلسیم اکسید پس از سیکل ۱ و ۱۰ بیشتر از میکروکلسیم اکسید بود که نرخ کربناسیون بهتری برای نانوکلسیم اکسید در طی واکنش‌های سیکلی حاصل کرد.

Abstract

Cyclic CO2 capture using CaO-based sorbents derived from commercial pure micro-sized CaCO3 and nano-sized CaCO3 was investigated, focusing on the different characteristics of carbonation conversions, carbonation rates, surface areas, pore volumes, morphological changes, and microstrains of two sorbents during high-temperature reactions. The results indicated that the CaO-based sorbent derived from nano-sized CaCO3 (NC-CaO) provided higher carbonation conversions and carbonation rates than the CaO-based sorbent derived from micro-sized CaCO3 (MC-CaO) in the cyclic CO2 capture reactions. Furthermore, NC-CaO retained its fast carbonation rate at the beginning of each cycle for several tens of seconds. In contrast, the carbonation rate of MC-CaO diminished with an increase in the cycle number. Unfortunately, NC-CaO sintered more easily. Its grains, which were composed of numerous spherical nanocrystallites, suffered from dramatic morphological changes during high-temperature reactions. A mechanism of grain boundary migration was employed to explain the sintering of CaO-based sorbent. The smaller crystallites were more susceptible to be merged by the bigger crystallites during high-temperature reactions.

۴ Conclusions

This study demonstrated that NC-CaO had a higher carbonation conversion and carbonation rate than MC-CaO in cyclic reactions. Furthermore, NC-CaO retained its fast carbonation rate at the beginning of each cycle for several tens of seconds. In contrast, the carbonation rate of MC-CaO diminished with an increase in the cycle number. The measured BET surface areas and pore volumes over the entire pore size range decreased sharply as the cycle number increased for both NC-CaO and MC-CaO. The BET surface areas of NC-CaO were larger than those of MC-CaO after cycle 1 and cycle 10, resulting in better carbonation rates for NC-CaO during cyclic reactions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تغییرات مورفولوژیکی میکرو و نانو CaCO3 خالص در طول چرخه حلقه کلسیم برای جذب CO2

Morphological Changes of Pure Micro- and Nano-Sized CaCO3 during a Calcium Looping Cycle for CO2 Capture