پیش بینی حلالیت کربن دی اکسید در محلول های بر پایه آمین با روش تری دی اس پی آر

گرم شدن کره زمین در نتیجه افزایش انتشار گازهای گلخانه ای از جمله کربن دی اکسید است که پیامد آن تغییرات شدید آب و هوایی در کره زمین می باشد.

به منظور افزایش بازدهی فرآیندهای جذب دی اکسید کربن بر پایه آمین، لزوم پژوهش های گسترده تری در زمینه های مدل سازی برای شناسایی پارامترهای موثر بر میزان ظرفیت جذب آمین ها احساس می گردد.

به علت آن که بررسی آزمایشگاهی اثر ساختار بر میزان ظرفیت جذب در همه موارد امکان پذیر نبوده و علاوه بر این آزمایش ها وقت گیر و پرهزینه می باشند، مدل سازی نقش مهمی را در این زمینه ایفا می کند. یکی از این روش های مدل سازی که در نهایت ویژگی های ساختاری آمین ها را به ظرفیت آن ها برای جذب کربن دی اکسید ارتباط می دهد، روش مطالعه کمّی ساختار-ویژگی یا به اختصار کیوسار (QSPR) است. در این پژوهش براساس مجموعه ای از داده های آزمایشگاهی مربوط به حلالیت دی اکسید کربن در محلول های مختلف آمین، اثر میدان های ناشی از ساختار سه بعدی این مواد بررسی شده است.

ابتدا ساختار سه بعدی مولکول ها توسط نرم افزار SYBYL بهینه و رسم شد، سپس میادین ناشی از برهم کنش های نیروهای غیرپیوندی بین مولکولی از نوع استریک و الکترواستاتیک، محاسبه شد و در قالب ویژگی های ساختاری به صورت عدد نمایش داده شدند که در نهایت نحوه ارتباط این اعداد با ظرفیت جذب آمین از طریق رگرسیون PLS مورد ارزیابی قرار گرفت. علاوه بر این روش، مراحل اضافه تری همچون رابطه بین ویژگی های ناشی از ساختار سه بعدی آمین ها و ظرفیت جذب با استفاده از MLR به روش الگوریتم ژنتیک و همچنین رگرسیون غیرخطی به روش SVM انجام گرفت که رسم و بهینه سازی ساختارها در این جا با نرم افزارهای HyperChem، Gaussian و Dragon صورت گرفت.

مدل های به دست آمده توسط آزمون های مختلف آماری مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج بیان گر این بود که مولکول های آمینی برای استفاده در صنعت مناسب ترند که گروه های کم حجم تری و بالعکس تعداد بیشتری نیتروژن در زنجیره کربن اصلی داشته باشند و ترجیحا فاقد گروه آلکیلی باشند. از نتایج آماری مشخص شد که رگرسیون غیرخطی نسبت به دو مدل دیگر بهتر توانسته پیش بینی را برای داده های خارج از مدل انجام دهد در واقع برای مدل SVM پارامتر r^2=0.993، برای مدل MLR، r^2=0.975 و مدل PLS، r^2=0.845 بدست آمد.

با پیاده سازی تغییرات روی ساختار مولکول الگو جهت بررسی تاثیر عملی میدان الکترواستاتیک بر روی ظرفیت جذب، همان جواب پیش بینی شده توسط PLS یعنی افزایش جذب کربن دی اکسید در اثر اضافه شدن گروه های با بار منفی تر در آمین حاصل گردید.

استاد راهنما: دکتر سیاوش ریاحی

سال اتشار: شهریور 1395