عنوان پایان‌نامه
بررسی عملکرد غشای ماتریس آمیخته نانو زئولیتی MFI در جداسازی زنون و کریپتون
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1649.
- تاریخ دفاع
- ۲۱ مرداد ۱۳۹۴
- استاد راهنما
- امیر چرخی, سیدمحمدعلی موسویان
- دانشجو
- هادی امیری لولاکی
- چکیده
- در این تحقیق از غشای پلیمری پلی دی متیل سیلوکسان و غشاهای آمیخته حاوی نانو زئولیت¬های silicalite-1 و ZSM-5 در ماتریس پلیمری پلی دی متیل سیلوکسان برای جداسازی گازهای زنون و کریپتون استفاده شده است. ZSM-5 سنتز شده، به دو فرم Ag-ZSM-5 و Cu-ZSM-5 نیز تبدیل‌شده و عملکرد آن در ماتریس پلیمری به‌عنوان فاز پراکنده در جداسازی دو گاز ذکر شده بررسی گردید. سنتز نانو زئولیت¬های استفاده‌شده به دو روش هیدروترمال و سنتز در محیط آب فوق بحرانی انجام شدند. در این تحقیق ابتدا اثر نوع نانو زئولیت به¬کار رفته در ماتریس پلیمری، بر جداسازی این دو گاز بررسی شد. نتایج حاصل از این بررسی نشان می¬دهد که در همه¬ی غشاهای آمیخته¬ی سنتز شده، انتخاب¬پذیری نسبت به غشای پلیمری افزایش یافته است، به¬طوری که در غشاهای ماتریس آمیخته شامل 10 درصد وزنی از پرکن¬های silicalite، ZSM-5، Ag-ZSM-5 و Cu-ZSM-5 در ماتریس پلیمری پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، انتخاب¬پذیری نسبت به غشای پلیمری به ترتیب 58، 6/17، 40 و 9/47 درصد افزایش یافته است. در این تحقیق اثر میزان بارگذاری نانو زئولیت¬ها در ماتریس پلیمری، بر جداسازی گازهای زنون و کریپتون نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایش¬ها با افزایش درصد وزنی نانو زئولیت ZSM-5 در ماتریس پلیمری، انتخاب¬پذیری افزایش می¬یابد و در غشاهای آمیخته حاوی سایر نانو زئولیت¬های ذکر شده با افزایش درصد وزنی، انتخاب¬پذیری به یک مقدار ماکزیمم رسیده و پس از آن کاهش می¬یابد. اثر تغییرات فشار گاز خوراک بر جداسازی این دو گاز نیز بررسی شده است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می¬دهد که تغییرات فشار در محدوده¬ی 150 تا 450 کیلوپاسکال تاثیر زیادی بر عملکرد غشاهای مذکور ندارد. در این آزمایش¬ها با افزایش فشار خوراک، تراوایی غشاها برای هر دو گاز به میزان بسیار کمی کاهش و انتخاب¬پذیری مقدار کمی افزایش یافته است.
- Abstract
- Xenon and Krypton gases has been separated by polymeric membrane poly di methyl siloxane (PDMS) and mixed matrix membranes consist of siliclite-1 and ZSM-5. In this research, the synthesised ZSM-5 is converted to Ag-ZSM-5 and Cu-ZSM-5 forms. It’s performance in separation of Xenon/Krypton gases as dispersed phase is investigated. Nano zeolites synthesis is done with hydrothermal and super critical water ambient methods. The effect of applied nano zeolite in polymeric matrix at the separation of these two gases is also perused. The result revealed that in all synthesized mixed matrix membranes, selectivity is higher than polymeric membrane. For example, in mixed matrix membranes with 10 wt% of Silicalite, ZSM-5, Ag-ZSM-5 and Cu-ZSM-5 each of them dispersed in polymeric PDMS matrix, increase the selectivity to 58%, 17.6%, 40% and 47.9% respectively, in comparison to the polymeric membrane. The effect of the nano zeolite loading in polymeric matrix on Xe/Kr separation is also investigated. Selectivity is enhanced with the increasing of nano ZSM-5 in polymeric matrix. whereas the increasing of the nano zeolites loading in the other mixed matrix membranes cause that selectivity get a maximum value and then decreased. The variation of feed gas pressure effect in Xe/Kr separation was investigated, either. The results demonstrated that the increasing of pressure at the range of 150-450 kPa, does not affect in membranes’ performance very much. The increase of feed pressure, decrease the permeability of membranes for both Xenon and Krypton gases and increase the selectivity.
