عنوان پایان‌نامه
ساخت غشایی لوله ای از نانو ساختارهای سیلیکو الومینو فسفات و بررسی عملکرد ان در جدا سازی مخلوط گازهای سبک
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 967.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46430
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- مهدی داودپور
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- ساخت غشاء لوله ای SAPO-34، از طریق سنتز هیدروترمال لایه نازکی از شبه¬زئولیت SAPO-34 روی سطح داخلی پایه¬های لوله¬ای آلومینایی به روش سُل-ژل انجام¬ شد. در طی نمونه های سنتز شده تاثیر برخی از پارامتر¬های موثر در سنتز غشاء مانند ترکیب و نحوه آماده سازی ژل، میزان زمان دهی، دما و زمان تبلور و ... با استفاده از آزمون¬های جداسازی مخلوط¬های گازی و آزمون¬های تعیین مشخصات ساختاری از قبیل پراش اشعه ایکس و تصویر¬برداری توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند. از میان غشاء¬های سنتز شده نمونه¬ای که با روش سنتز مستقیم و با استفاده از تترا¬اتیل-آمونیوم¬هیدروکساید و مورفولین به عنوان قالب¬ساز¬های اصلی و ثانویه و زمان¬دهی طولانی مدت به ژل، ساخته شده بود بهترین نتیجه را در جداسازی دی¬اکسید¬کربن از متان نشان داد. این غشاء به منظور بهبود عملکرد، مورد عملیات بهسازی توسط محلول آبی سیکلو¬دکسترین قرار گرفت. این مولکول آلی با پوشاندن درصد زیادی از حفرات غیر زئولیتی باعث شد گزینش گری CO2/CH4 غشاء در دمای محیط و فشار Mpa 1/0 به میزان 200% افزایش یابد. آزمون¬های جداسازی انجام¬ شده روی این نمونه برای مخلوط¬های 50 درصد حجمی دی اکسید کربن – متان و دی اکسیدکربن – مونوکسیدکربن نشان¬دهنده وجود یک نقطه ماکزیمم در منحنی گزینش¬گری جداسازی بر حسب اختلاف فشار می باشند که به عنوان بهترین نقطه برای انجام جداسازی معرفی شده است. بطوریکه غشاء بهبود یافته قادر بود در دمای ?c28 و اختلاف فشار MPa4/0 خلوص دی اکسید کربن را از 50% حجمی در خوراک CO2-CH4 به 8/92%(گزینش گری 89/12) در قسمت تراوه با نرخ تراوش mol.m-2.s-1.Pa-15-10×4/4 برساند. گزینش¬گر بودن بودن غشاء برای جداسازی CO2 از CO نیز علی-رغم کوچک¬تر بودن مولکول مونوکسید¬کربن از دی¬اکسید¬کربن نشان دهنده اثر جذب سطحی رقابتی در جداسازی توسط غشاء¬های زئولیتی می باشد. قرار گیری غشاء سنتز شده در معرض آزمایش¬های جداسازی و هوای آزمایشگاه سبب کاهش گزینش¬گری CO2/CH4 و تراوش به ترتیب به میزان 40 و 10 درصد شد که با انجام عملیات احیاء تحت خلاء در دمای ?c 100 به مدت 1 ساعت به حالت اولیه خود بازگشت.
- Abstract
- Synthesis of SAPO-34 tubular membrane was conducted by sol-gel hydrothermal synthesis of a thin layer of SAPO-34 zeotype on the inner side of Al2O3 tubes. The effects of some influential synthesis parameters, such as gel composition and its preparation techniques, aging time, time and temperature of crystallization and etc, were studied on the prepared samples using morphological characterizations like XRD and SEM analysis while their performances were checked in gas separation tests. The sample prepared with TEAOH and morpholine as the primary and secondary directing agents applying long aging time, showed the best result in CO2/CH4 separation test. This membrane was treated with aqueous solution of cyclodextrin which caused 200% rise in CO2/CH4 separation selectivity at 0.1 MPa pressure drop and room temperature due to blocking the non-zeolitic pores and defects. This membrane was exposed to further experiments for carbon dioxide removal from CO2-CH4 and CO2-CO mixtures at room temperature and pressure drops ranging from 0.1 to 1 MPa. In these tests, a maximum point was observed in CO2/CH4 and CO2/CO selectivity curves versus pressure drop which is nominated as the optimum separation point in which the membrane was able to enrich CO2 from 50% volume fraction in CO2-CH4 mixture, up to 92.8% (selectivity of 12.89) in the permeate side at 0.4 MPa pressure drop having a permeation rate of 4.4×10-5 mol.m-2.s-1.Pa-1. Being selective to separate carbon dioxide rather than carbon monoxide in a CO2-CO mixture despite of smaller size of carbon monoxide molecule, the dominant role of competitive adsorption was revealed on gas separation in zeolite membranes. Having been exposed to laboratory atmosphere and gas separation experiments the synthesized membrane lost respectively 40% and 10% of its primary CO2/CH4 selectivity and permeation rate due to adsorption of water vapor and other gases, and was recovered by 1 h regeneration at 100°c under vacuum conditions.
