سنتز و تعیین ویژگی های نانو غشاهای زئولیتی mfiتوسط جانشینی هم ریختی با عنصر بور با کمک گرمایش دو مرحله ای مایکروویو و بررسی خواص جداسازی ایزومرهای زایلین در فرایند تراوش تبخیری

جداسازی ایزومرهای زایلین با استفاده از فرآیند غشایی تراوش تبخیری با کاربرد غشاهای زئولیتی mfi یکی از موضوع های مورد علاقه پژوهشگران می باشد. در این مطالعه در ابتدا جانشینی هم ریختی عنصر بور با ظرفیت سه در ساختار زئولیت mfi با استفاده از روش دو دمایی با گرمایش مایکروویو بررسی شد. در این بررسی اثر عامل های غلظت ماده الگودهنده آلی در ترکیب اولیه، زمان همزدن، نسبت سیلیس به بور و زمان و دمای سنتز مرحله دوم روی اندازه و بازده تشکیل زئولیت مورد مطالعه قرار گرفتند. مرحله نخست سنتز برای هسته زایی و بزرگ شدن پیش دانه های مورد استفاده برای تشکیل زئولیت در دمای 80 درجه سانتیگراد با زمان 90 دقیقه و مرحله دوم سنتز برای تبلور در دماهای بین 120 تا 175 درجه سانتیگراد با زمانی بین 30 تا 60 دقیقه انجام گرفت. یکنواختی، همگن بودن و شکل ذرات توسط آزمون sem، شدت بلورینگی و اثبات فاز زئولیت تشکیل شده توسط آزمون های ft-ir و xrd و نسبت سیلیس به بور پس از انجام سنتز توسط آزمون icp-aes تعیین شد. نتایج حاصله نشان داد که محدوده تغییرات اندازه بلورها بین 75 تا 410 نانومتر بوده و مقدار بازیابی پودر بین 9/26 تا 100 درصد حاصل گردید. همچنین حداقل دما و زمان برای رسیدن به شدت بلورینگی 100 درصد به ترتیب 140 درجه سانتیگراد و 60 دقیقه بود. برای سنتز غشای زئولیتی، از پودر بدست آمده در مرحله سنتز پودر با شدت بلورینگی 100 درصد و سنتز شده در کمترین دمای مرحله دوم استفاده شد. این پودر روی پایه آلومینا با روش پوشش دهی غوطه وری جوانه نشانی شد. برای خارج کردن ماده الگودهنده آلی مورد استفاده در مرحله قبل با برنامه ریزی دقیق دمایی عمل کلسینه کردن صورت گرفت. برای رشد دادن جوانه های نشانده شده روی پایه از محلول سنتزی بدون ماده الگودهنده آلی استفاده گردید که باعث حذف مرحله کلسینه کردن پس از رشد دانه ها می گردید. در این مرحله اثر عامل های غلظت پودر زئولیت در سوسپانسیون استفاده شده برای غوطه وری پایه آلومینا، دمای سنتز برای رشد لایه زئولیت و زمان لایه نشانی مورد بررسی قرار گرفت. عمل رشد در مایکروویو در دمای 175 درجه سانتیگراد و زمان بین 40 تا 60 دقیقه انجام گردید. نتایج حاصل نشان داد که لایه های تشکیل شده روی پایه دارای ضخامتی بین 3 تا 6/3 میکرومتر بودند. در این مرحله نیز از آزمون xrd برای تعیین فاز تشکیل شده و جهت دهی غشاء و از آزمون icp-aes برای تعیین نسبت سیلیس به بور در فاز نهایی استفاده شد. در مرحله آخر پژوهش غشاهای سنتز شده جهت جداسازی ایزومرهای زایلین با فرآیند تراوش تبخیری مورد ارزیابی قرار گرفتند. در طی این ارزیابی تغییرات خلوص پارازایلین در محصول نهایی و میزان شار عبوری آن با تغییرات دو عامل دمای خوراک و درصد پارازایلین در خوراک مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بهترین انتخابگری به میزان 360 برای پارازایلین برای غشایی که در شرایط محلول سوسپانسیونی با غلظت جوانه 5/1 درصد، زمان پوشش دهی 60 دقیقه و گرمایش با مایکروویو برای مدت60 دقیقه سنتز شده بود در شرایط عملیاتی 25 درجه سانتیگراد و 5 درصد از پارازایلین در خوراک حاصل شده است. همچنین پایداری غشاء در طول زمان با انجام آزمون های جداسازی 24 ساعته بررسی شد و مشاهده شد که غشاء دارای پایداری خوبی است. در مجموع بکارگیری روش مایکروویو و همچنین عدم استفاده از ماده الگودهنده آلی و جانشینی همریختی بور سه ظرفیتی در غشای زئولیتی mfi موجب کاهش هزینه و زمان قابل توجه در ساخت غشاء و بهبود عملکرد این غشاء در جداسازی زایلین ها گشت.