Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb,Mehran Ghiaci
احمد محب (استاد راهنما) مهران غیاثی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoumeh Moheb Shahrestani
معصومه محب شهرستانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
: Pervaporation is an effective and energy-efficient membrane separation process for liquid phase separations which are difficult to achieve by conventional separation processes such as distillation and extraction. Because of such unique properties as well-defined system of pore structure, high thermal and chemical stability, zeolite membranes have gained much interest in pervaporation applications. In this research work, NaA zeolite membranes were synthesized on the outer surface of the ?-Al 2 O 3 support tubes for water removal from water/ ethanol and water ethyl acetate mixtures. For this purpose, the zeolite membranes were synthesized by secondary growth method. Since this method involves in support seeding before hydrothermal synthesis, zeolite NaA powder was synthesized to use as seed particles. Conventional heating together with aging of synthesis gel were used for preparing of the particles and the effect of aging time on seed particle size was investigated. The produced powders were analyzed by XRD and SEM. The seeds particle size was about 1.5 ?m. The Seeding process was carried out by vacuum seeding method to form a dense seeding layer on the outer surface of the supports. Different seeding times and concentrations of suspension were used to investigate the effect of these factors on membrane structure and performance. The optimum time and suspension concentration for seeding was found 90 s and 5 g/L, respectively. The membranes were synthesized in a Teflon-lined autoclave at 100° C for a specified time. In some cases, the membrane synthesis was repeated. The structure of as-synthesized membranes was studied by SEM analysis and their performance was evaluated through batch-type pervaporation dehydration of aforementioned mixtures. Ethyl acetate and ethanol concentrations in feed were 98 and 90 wt%, respectively.Results showed that the membrane synthesized for 6 hour with three-stage synthesis had the best performance for dehydration of the mixtures. The SEM and XRD results revealed this sample had a dense and completely intergrown layer of NaA zeolite. The thickness of the zeolite layer was about 45 ?m. The separation factor was more than 10000. Key words NaA zeolite, zeolite membrane, separation, pervaporation, ethanol, ethylacetate
فرآیند تراوش تبخیری یکی از انواع فرآیندهای جداسازی غشایی است که در سال های اخیر در جداسازی مخلوط مایعات بسیار مورد بررسی قرارگرفته است. اغلب غشاهای مورد استفاده در این فرآیند از نوع غشاهای پلیمری می باشند اما در سال های اخیر علاقه خاصی به استفاده از غشاهای غیرپلیمری به ویژه غشاهای زئولیتی ایجاد شده است. این امر بیشتر به دلیل خصوصیات منحصر به فرد زئولیت ها از جمله داشتن منافذی با ابعاد مولکولی و پایداری حرارتی و شیمیایی بالا است. در تحقیق حاضر غشای زئولیتی NaA با روش رشد ثانویه بر روی پایه های استوانه ای از جنس Al 2 O 3 –? سنتز شد. به این منظور ابتدا پودر زئولیت NaA آماده شد تا قبل از سنتز غشاء، به روش مناسبی بر روی پایه نشانده شود. پودرها با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی والگوهای پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرارگرفتند. با بررسی این داده ها و حصول اطمینان از تشکیل فاز زئولیتی NaA، مرحله جوانه نشانی انجام شد. اندازه ذرات زئولیت مورد استفاده برای جوانه نشانی پایه ها در حدود 5/1 میکرومتر بود. جوانه نشانی به روش خلاء انجام شد و در این مرحله عواملی همچون زمان و غلظت سوسپانسیون جوانه نشانی بررسی گردید. بررسی ها نشان داد که زمان 90 ثانیه و غلظت g/L 5 شرایط مناسبی برای جوانه نشانی پایه ها بود. پس از انتخاب بهترین شرایط برای جوانه نشانی، مرحله سنتز غشاء درون یک اتوکلاو با پوشش تفلونی در دمای C° 100 انجام و در برخی موارد سنتز چندین بار تکرار شد. سپس غشاهای سنتزشده در یک سامانه ناپیوسته مورد ارزیابی قرارگرفتند تا کارآیی آن ها در حوزه تراوش تبخیری مشخص گردد. مخلوط آب/اتانول شامل 10 درصد وزنی آب و مخلوط آب/اتیل استات شامل 2 درصد وزنی آب، به عنوان مخلوط های خوراک در فرآیند تراوش تبخیری مورد استفاده قرارگرفتند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و جداسازی حاکی از آن بود که زمان و تعداد دفعات سنتز عوامل مهمی در ایجاد یکنواختی غشاها هستند. نمونه سنتز شده در زمان 6 ساعت و با سه بار سنتز دارای بهترین سطح از لحاظ یکنواختی و همچنین بهترین عملکرد در جداسازی بود. فاکتور جداسازی نسبت به آب در مخلوط آب/اتیل استات و آب/اتانول بالاتر از 10000 به دست آمد. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی این نمونه نیز نتایج جداسازی را تأیید نمود. این مسأله از مشاهده سطح بسیار یکنواخت با بلورهایی که به خوبی رشد یافته اند،کاملاً مشهود بود. با قضاوت از روی تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی که از مقطع نمونه تهیه شد، ضخامت غشای سنتز شده 45 میکرومتر بود. کلمات کلیدی: زئولیت NaA، غشای زئولیتی، جداسازی، تراوش تبخیری،اتانول، اتیل استات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی