ساخت و بررسی عملکرد غشا نانولوله کربنی برای جداسازی سولفیدهیدروژن از متان

با توجه به اهمیت فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی، در این رساله سنتز و بررسی عملکرد غشاهای نانولوله کربنی هم راستا به منظور جداسازی سولفیدهیدروژن از مخلوط های دو جزئی سولفیدهیدروژن/متان مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ساخت غشا با نانولوله های کربنی هم راستا، ابتدا پایه اکسیدآلومینیم آندی ساخته شد و اثر پارامترهای کلیدی ولتاژ و غلظت محلول الکترولیت بر ساختار پایه، مورد بررسی قرار گرفت. نانولوله های کربنی در داخل حفرات پایه با استفاده از روش نشست بخار شیمیایی، رشد داده شد و اثر پارامترهای دما، نسبت مقدار منبع کربنی (گاز استیلن) به گاز حامل (آرگون) بر ساختار غشا مورد بررسی قرار گرفت. سپس غشاهایی از نانولوله های کربنی با قطر داخلی 23، 15 و 8 نانومتر ساخته شد و اثر دو عامل فشار و غلظت سولفیدهیدروژن در خوراک، بر میزان تراوایی اجزای خوراک و همچنین گزینش پذیری غشاها بررسی گردید. نتایج نشان داد در غشایی که قطر داخلی نانولوله های کربنی، 8 نانومتر است، میزان تراوایی و گزینش پذیری در مقایسه با دو غشا دیگر به ترتیب کمتر و بیشتر است. بررسی اثرات فشار و غلظت سولفیدهیدروژن در خوراک نشان داد که با افزایش فشار، تراوایی دو گاز متان و سولفیدهیدروژن افزایش یافته در حالی که با افزایش غلظت، تراوایی سولفیدهیدروژن و متان به ترتیب افزایش و کاهش یافته است. همچنین افزایش دو عامل مذکور منجر به افزایش گزینش پذیری غشاها گردیده است. بیشترین مقدار گزینش پذیری، متعلق به غشا با قطر داخلی نانولوله های کربنی 8 نانومتر و حدودا 1/2-34/1 برابر غشاهایی است که قطر داخلی نانولوله های کربنی آنها 15 و 23 نانومتر است. به منظور افزایش جداسازی سولفید هیدروژن، غشا فوق با استفاده از گروه های آمینی بوتیل آمین نوع اول، دوم و سوم، دودسیل آمین، اکتا دسیل آمین، آمونیاک، مونواتانول آمین و دی اتانول آمین عامل دار شد. نتایج نشان داد که اثر فشار و غلظت سولفیدهیدروژن خوراک ورودی بر رفتار تراوایی و گزینش پذیری غشاهای عامل دار، همانند غشا بدون عامل است. علاوه بر این، گزینش پذیری و تراوایی سولفیدهیدروژن در غشاهای عامل دار شده با آمین نوع اول در مقایسه با غشاهای عامل دارشده با آمین های نوع دوم و سوم، بیشتر است. نتایج نشان داد که غشا عامل دارشده با آمونیاک دارای بیشترین مقدار گزینش پذیری و تراوایی سولفیدهیدروژن است. این مقادیر برای غشا عامل دارشده با آمونیاک، به ترتیب 6/3 و 9/2 برابر غشا بدون عامل است. در ادامه ضرایب جذب برای گازهای متان و سولفیدهیدروژن در غشا با قطر داخلی نانولوهای کربنی 8 نانومتر، قبل و بعد از عامل دار شدن با آمونیاک، در فشارها و غلظت های خوراک مختلف محاسبه و ارائه شد.