عنوان پایان‌نامه
ساخت و اصلاح غشای لوله ای چند سازهای سرامیکی برای جداسازی گاز های سبک
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1599.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68922
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- سیدمهدی حسینی داورانی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- ساخت و اصلاح غشاء لوله¬ای SAPO-34 بر روی پایه¬ی سرامیکی دو¬لایه¬ای گاما¬آلومینا/آلفاآلومینا برای جداسازی دی¬اکسید¬کربن از متان به روش تبلور همراه با دانه¬نشانی انجام شد. در ابتدا برای بررسی اثر نوع منبع، بر کیفیت دانه ساخته شده، دو نوع دانه با منبع سیلیسوم متفاوت ساخته شده و از لحاظ اندازه و شکل مشخصه¬یابی شدند. به منظور بررسی اثر این دو نوع دانه بر کیفیت لایه¬ی پایانی غشایی، ابتدا دانه¬ها در عملیات دانهنشانی به روش EPD بر روی سطح داخلی دو نوع پایه¬ی اندازه کوتاه گاما¬آلومینا/آلفاآلومینا و استیل استفاده شدند و سپس بر روی این پایه¬ها با دو نوع مخلوط پیش¬واکنش شامل منبع سیلسیوم تترااتیلاورتوسیلیکات و منبع سیلیسیومِ سیلیکاسُل، عملیات تبلور انجام شد. همچنین تعدادی پایه بدون انجام دانهنشانی تحت عملیات تبلور مستقیم، ساخته شدند. غشاهای کوچک ساخته¬شده، شکسته شده و سطح داخلی آنها مورد عکس¬برداری میکروسکوپ الکترونی قرار گرفتند. همچنین دانه¬های حاصله برای آزمون ساختارشناسی تحت آزمون پراش اشعه ایکس قرار گرفتند. نتایج تحلیل آماری غشاهای ساخته شده نشان می¬دهد کوچک¬تر بودن دانه مورد استفاده در عملیات دانه¬نشانی سبب کمتر شدن میانگین اندازه ذرات، ضخامت لایه و پوشش یکنواخت¬تر سطح شده است. همچنین استفاده از مخلوط پیش¬واکنش حاوی تترااتیلاورتو¬سیلیکات با وجود کاهش میانگین اندازه ذرات، در هیچ یک از نمونه¬ها پوشش¬دهی کاملی انجام نداده است. با توجه به نتایج بدست آمده، استفاده از دانه با اندازه ذرات کوچک¬تر به عنوان بذر عملیات دانهنشانی روی پایه¬ی مرغوب گاماآلومینا/آلفاآلومینا با مخلوط پیش¬واکنش حاوی منبع سیلیسومِ سیلیکاسل به عنوان بهترین نمونه، انتخاب شده و با افزایش مقیاس تعدادی غشاء با دو زمان مختلف سنتز و تعداد لایه متفاوت، برای آزمون جداسازی ساخته شد. بهترین غشاء ساخته شده با زمان تبلور 16 ساعت در سیستم اتوکلاو چرخشی با خوراک 50/50 دی¬اکسید¬کربن و متان و با تغییر فشار، مورد آزمایش قرار گرفته و این غشاء در فشار 1 بار گزینش¬گری برابر 107 و تراوش CO2 "7/2" ?"x10" ?^"7-" را از خود نشان داد. با افزایش فشار تغییر محسوسی در کاهش میزان گزینشگری و افزایش میزان تراوش مشاهده شد. در ادامه غشاء ساخته شده پس از دو بار عملیات جداسازی و 1 روز ماندن در محیط آزمایشگاه مجدداً مورد آزمون فرآیندی قرار گرفت، که میزان گزینش¬گری آن بیش از 60 واحد کاهش یافته و تراوش آن به اندازه نصف مقدار قبل رسید.
- Abstract
- Fabrication and modification of SAPO-34 cylindrical membrane on ?-alumina/?-alumina substrate, has been investigated by secondary growth crystallization to be used for separation of CO2 from CH4, in this research. At first step, two sizes of SAPO-34 seeds with different compositions of precursor solutions were synthesized. The seeds were applied to the seeding substrates, and then the secondary growth crystallization was carried out in a Teflon lined autoclave at 200C for 24 hr. In order to evaluate impact of different silica sources on quality of the formed final layer, Tetraethyl Ortho Silicate and/or colloidal silica solution were used at different experiments. The synthesized seeds were characterized by XRD analysis and SEM method. Also the substrates were broken and then characterized by SEM in terms of surface coverage and mean particles size. The statistical analysis revealed that the membrane seeded with smaller seeds have revealed better quality rather than the large seeds. Using TEOS rather than colloidal silica as the silica source in the secondary growth crystallization step has resulted to the finer seeds, whereas applying TEOS has formed a defective layer with less coverage on the substrate. Therefore in the membrane synthesis, the finest seeds were selected and were coated by EPD method on the substrate then the secondary growth crystallization was performed using the colloidal silica as the silica source. Various membranes were fabricated with different crystallization time and different layers by means of agitated autoclave and examined for CO2/CH4 Separation. The best sample which was synthesized during 16h crystallization time showed CO2/CH4 selectivity of 107 and 2.7×?10?^(-7) mol/(m^2 .s) CO2 permeation at 1 bar inlet pressure. By increasing inlet pressure, CO2 selectivity was decreased and permeation was increased. The replication of the used membrane was examined after duplicated separation experiments and leaving one day in the room condition, and results showed that selectivity was decreased sixty units and permeation was dropped down to 50%.
