Date of Award

11-2018

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Chemistry

First Advisor

Dr. Sayed Marzouk

Second Advisor

Dr. Nayef Mohamed Ghasem

Third Advisor

Dr. Mohammad Abu Haija

Abstract

A novel detection scheme for the hydrogen sulfide (H₂S) was described and patented recently by researchers at UAE University. This detection scheme and the described bench-scale analyzer offered the advantage of low-cost solution for real-time monitoring of percentile levels of H₂S with excellent signal stability. However, this previous work suffered from two major limitations, which are the relatively low sensitivity and slow response time, which mainly hindered its commercial utilization. Therefore, the aims of the present work were to enhance the detection sensitivity, decrease the response time, and develop a portable prototype of the H₂S analyzer based on the improved calorimetric detector. The calorimetric detection scheme was substantially improved by replacing the diffusion scrubber, reported previously, with a direct mixing of the H₂S containing gas stream with the sodium hydrogen and hydrogen peroxide reagents. Also, the heavy stainless steel mixing block was replaced with a carefully designed light-weight stainless steel alternative. The improved detector, two reagent pumps, two reservoirs, thermocouples-data acquisition card, compact PC and lithium ion battery were the main component used to construct a portable H₂S analyzer. The analyzer was optimized and fully characterized. The presented analyzer succeeded to lower the previously reported response time (i.e., 7 min) to 70 sec. and also the limit of detection was decreased from 200 ppm to 20 ppm. Additional advantages of the presented analyzer compared to the previous report include:

(i) portable version with gross weight of approx. 8 kg; (ii) stand-alone operation for up to 4 hours at least, (iii) lower reagent consumption, (iv) single waste stream instead of two, (v) lower in cost (i.e., 2000 USD) compared with commercialized H₂S gas analyzer based on UV absorption detection (i.e., 23000 USD), (vi) ability to measure H₂S in liquid samples within 31 sec and with a LOD at 1 ppm, and (vii) capability to monitor the removal efficiency of H₂S from gas stream.Also, the reported advantages did not compromise the previously reported advantages such as the impressive signal stability or the low cost to any extent.

Comments

قام باحثون من جامعة الأمارات حديثا بتوصيف طريقة كشف جديدة لكبريتيد الهيدروجين اعتمدت على تفاعل طارد للحرارة وتميزت بالتكلفة المنخفضة وثبات الإشارة لتركيزات كبريتيد الهيدروجين في تيار غازي، ومع ذلك عانت تلك الطريقة من عيبين أساسيين وهما الحساسية المنخفضة نسبيا ووقت الاستجابة البطيء، وهو ما أعاق بشكل أساسي استخدام تلك الطريقة بشكل تجاري. ولذلك، كانت أهداف هذه الرسالة تعزيز حساسية الكشف، وتقليل زمن الاستجابة، وتطوير نموذج محمول لمحلل غاز كبريتيد الهيدروجين بعد تطوير أداء الكاشف الحراري. وقد اعتمدت طريقة تطوير أداء الكاشف الحراري على )أ( استبدال أغشية الانتشار التي تم وصفها سابقًا، بالخلط المباشر للغاز المحتوي على كبريتيد الهيدروجين مع كواشف هيدروكسيد الصوديوم وفوق أكسيد الهيدروجين و )ب( استبدال خلاط الستانلس ستيل الثقيل بأنبوبة ستانلس ستيل خفيفة الوزن ومصممة بعناية. هذا وقد تم استخدام الكاشف المحسّن في بناء محلل محمول لكبريتيد الهيدروجين مكون أيضا من مضختان وخزانان للكواشف، وكارت لقراءة البيانات الحرارية، وحاسوب صغير وبطارية أيون الليثيوم. تم توصيف أداء المحلل بشكل كامل والذي أظهر نجاح في تقليل وقت الاستجابة الذي تم نشره سابقًا )أي 7 دقائق( إلى 70 ثانية فقط. وكذلك تم تقليل حد الاكتشاف من 200 إلى 20 جزء في المليون. تشمل المزايا الأخرى للمحلل المقدم في هذه الرسالة مقارنة بالتقرير السابق ما يلي : (i) النسخة المحمولة ذات الوزن الإجمالي 8 كجم تقريبا، ( 2) تشغيل مستقل لمدة تصل إلى 4 ساعات على الأقل، ) 3 ) استهلاك أقل للكواشف، و ( 4 ) تيار نفايات واحد بدلاً من اثنين. ويجدر الاشارة أيضأ ألى أن المزايا التي تم الحصول عليها في هذه الرسالة عنها لم تؤثر على المزايا التي تم الإبلاغ عنها مسبقًا مثل اثبات الإشارة المثير للإعجاب أو التكلفة المنخفضة إلى أي مدى. ويعتبر المحلل المقدم خطوة هامة نحو الجهود الجادة الرامية إلى تسويق محلل كبريتيد الهيدروجين على أساس الكاشف الحراري كبديل منخفض التكلفة للمحللات المتاحة الأخرى ذات التكلفة العالية.

Download

Included in

Chemistry Commons

Share

COinS