مطالعه و بررسی جداسازی گاز با استفاده از غشاء زئولیتی حاصله از نانوکریستال های آنالشیم

در این تحقیق به بررسی شرایط و ویژگی¬های غشاهای زئولیتی به منظور جداسازی گازها با توجه ویژه به گاز هیدروژن پرداخته شد. به این منظور کریستال¬های زئولیت آنالشیم با روش هیدروترمال سنتز شد، این پودر ana-001 نامیده شد. نسبت¬های مولی مختلف اجزای محلول ژل سنتز و اثر حضور قالب بررسی شد. یک نسبت مولی جدید برای سنتز پودر آنالشیم به کار برده شد که این زئولیت mor نامیده شد. پودرهای سنتز شده با روش¬های شناسایی معمول شامل روش-های xrd، sem برای نمونه ana-001 مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که کریستال¬ها، آنالشیم خالص بوده و دارای مورفولوژی ارتورهمبیک هستند. غشای زئولیتی آنالشیم بر روی بستری از پایه آلفا آلومینا با روش تبلور به کمک بذر نشانی تهیه شد. در این سنتزها از پودرهای سنتزی ana-001 و mor به صورت محلول کلوئیدی 2% به عنوان بذر برای ساخت غشاء استفاده شد. شرایط مختلف سنتز غشاء مانند زمان واکنش و دفعات لایه نشانی در ساخت غشاها اعمال شد. روش¬های معمول شناسایی غشاهای زئولیتی شامل روش های xrd، sem و edax برای شناسایی غشاها به کار برده شد. لایه بسیار خوبی از کریستال¬های آنالشیم در تمام غشاها روی سطح مشاهده شد. با استفاده از سیستم جریان سنج حبابی برای تست جداسازی گازهای h2, n2, co2 و ch4 استفاده شد. با استفاده از این روش اندازه¬گیری میزان جریان عبوری غشاها به صورت گاز خالص برای هر تک گاز صورت گرفت. سپس با استفاده از معادلات مربوطه مقدار نفوذپذیری هر غشاء برای هر تک گاز و گزینش پذیری ایده¬آل برای گاز هیدروژن نسبت به گازهای دیگر محاسبه شد. اثر کاتیون موجود در ساختار زئولیت روی جداسازی گازی با استفاده از روش تبادل یونی بررسی شد. برای این منظور یون های ni2+ و cu2+ در واکنش جانشینی با یون na2+ قرار گرفته¬اند، تأثیرات این تبادل یون بر روی جداسازی و میزان جانشینی یون¬ها در زئولیت بررسی شد. در این نوع غشاها با جانشینی کاتیون¬ها اثرات خوبی روی جداسازی گاز مشاهده شد و افزایش نسبی گزینش¬پذیری ایده¬آل به خصوص در جداسازی هیدروژن از دی اکسیدکربن در این غشاها مشهود است. نفوذ پذیری سایر گازها نسبت به خواص و جهت گیری لایه زئولیتی غشاء قابل توجیه است. برای مثال با افزایش زمان سنتز لایه زئولیتی غشاء ضخیم¬تر و فاکتور جداسازی بهتری مشاهده شده است.