Pervaporation of organic/water mixtures by MFI type zeolite membranes synthesized in a flow system
Sürekli sistemde sentezlenmiş MFI tipi zeolit membranlar kullanılarak pervaporasyonla organik/su karışımlarının ayrıştırılması
- Tez No: 201881
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR, PROF. DR. ALİ ÇULFAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Zeolit membranlar, MFI, Sürekli sistem, Pervaporasyon, Zeolitler, Zeolite membranes, MFI, Flow system, Pervaporation, Zeolites
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Zeolit membranlar geleneksel olarak kesikli sistemlerde sentezlenir. Son yıllarda, daha yüksek yüzey alanına sahip geometrilerde membran üretilmesini sağlayabilecek olan akış sisteminde sentez üzerine çalışmalar yürütülmektedir. Sürekli sistemde sentezlenmiş membranlar, kesikli sistemde sentezlenen membranlarla kıyaslanabilir N2/SF6 ve n-C4H10/i-C4H10 ideal seçicilikleri göstermiş ve bu yöntemle iyi kalitede membranlar üretileceği gösterilmiştir. Bu çalışmanın amacı, sürekli sistemde sentezlenmiş membranları kullanarak organik/su karışımlarını pervaporasyon ile ayırmaktır. Sentez metodunun ve ardışık sentezin ayırma seçiciliği ve akı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Membranlar 80SiO2:16TPAOH:1536H2O mol bileşiminde berrak çözeltiler kullanılarak 95 ºC' de ve atmosfer basıncında sentezlenmiştir. Sentez çözeltisi 6 2 ml/dak hızında 72 saat süreyle membran yüzeyinden geçirilmiştir. Sentezlenen membranlar X-ışınımı kırınımı ve elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. N2, H2, CH4, CO2, n- C4H10 ve i-C4H10 gazlarının tek gaz geçirgenlikleri 25 ve 200oC arasında ölçülmüştür. %5 etanol/su, 2-propanol/su ve aseton/su karışımlarının pervaporasyon yöntemi ile değişik sıcaklıklarda ayrılması çalışılmıştır. Adsorplanma enerjisi az olan gazlar için sıcaklık artışıyla birlikte tek gaz geçirgenliklerinin azaldığı gözlemlenmiştir. n-C4H10 geçirgenliği sıcaklık artışıyla birlikte maksimumdan geçmiş, i-C4H10 geçirgenliği ise sıcaklık değişiminden etkilenmemiştir. n-C4H10/i-C4H10 ideal seçiciliği yüksek sıcaklıkta 132 olarak bulunmuştur. Aynı membran için ethanol/su karışımı seçicilik değeri 43, akı da 0.2 kg/m2s'dir. Sıcaklıkla beraber seçicilik azalmış, akı artmıştır. 85ºC'de ayırma seçiciliği 23 akı da 1.9 kg/m2s olarak ölçülmüştür. 2-propanol/su ve aseton/su seçicilikleri 36 ve 1024 olup, akılar da 0.2 kg/m2h ve 0.1 kg/m2s'dir. Sürekli sistemde sentezlenen membranlar, kesikli sistemde sentezlenen membranlarla kıyaslanabilir akı ve seçicilik değerleri göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Zeolite membrane synthesis is conventionally carried out in batch systems. Recently, several attempts have been performed to synthesize zeolite membranes in flow systems which can allow preparation of membranes with large specific surface areas. Membranes synthesized in the recirculating flow system had comparable N2/SF6 and n- C4H10/i-C4H10 ideal selectivities with the membranes prepared in the batch system, indicating that good quality membranes can be produced by this method. The objective of this study is to separate organic/water mixtures by pervaporation by using MFI type membranes synthesized in the flow system. Effect of number of synthesis steps and synthesis method on the separation factor and flux was investigated. Membranes were synthesized from clear solutions with a molar composition of 80SiO2:16TPAOH:1536H2O at 95oC and atmospheric pressure. The synthesis solution was 2 recirculated through the tubular alumina support with a flow rate of 6 ml/min for 72 h. The membranes were characterized by X-ray diffraction for phase identification and scanning electron microscopy for morphology determination. Single gas permeances of N2, H2, CH4, CO2, n-C4H10 and i-C4H10 were measured between 25 and 200oC. Mixtures of 5 wt% ethanol/water, 2-propanol/water and acetone/water were separated by pervaporation at different temperatures. The single gas permeances decreased with increasing temperature for weakly adsorbed gases. For n-C4H10 the permeance passed through a maximum and i-C4H10 permeance was nearly constant. For a membrane synthesized by two consecutive synthesis steps, the ideal selectivity for n-C4H10/i-C4H10 was 132 at 200oC. The selectivity in the pervaporation separation of ethanol-water mixture was 43 with a permeate flux of 0.2 kg/m2h at 25oC. With increasing temperature, selectivity decreased but the flux increased, the selectivity was 23 and the flux was 1.9 kg/m2h at 85oC. 2-propanol/water and acetone/water separation factors were 36 and 1024 with 0.2 and 0.1 kg/m2h fluxes, respectively. The separation factors and fluxes for membranes synthesized in the flow system were comparable with membranes synthesized in the batch system.
Benzer Tezler
- Pervaporasyon ile ipa/su ve MTBE/metil alkol azeotropik karışımlarının ayrılması
Başlık çevirisi yok
NİLÜFER DURMAZ (HİLMİOĞLU)
Doktora
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTemel İşlemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA TÜLBENTÇİ
- Zeolit ZSM-S katkılı silikon kauçuk membranlarda N-parafin/i-parafin ayrımı
Separation of n-paraffin/1 -paraffin mixtures by zeolite ZSM-S filled membranes
NİSO KALAONRA
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL ERSOLMAZ TANTEKİN
- Zeolit katkılı polimerik membranların pervaporasyon uygulamaları
Zeolite filled polimeric membranes for pervaporation applications
HACER DOĞAN
Doktora
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
- Membranlarla gaz ayırma
Gas separation by membranes
İSMAİL BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
- Synthesis of low silica/alumina zeolite membranes in a flow system
Akışlı sistemde düşük silika/alumina oranlı zeolit membran sentezi
SEZİN AKBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. ALİ ÇULFAZ