سنتز و شناسایی نانوساختار های زئولیتی جهت جداسازی مخلوط های گازی

یکی از مهم¬ترین روش¬هایی که اخیراً برای جداسازی گازها مورد استفاده قرار می ¬گیرد جذب سطحی است. مهم¬ترین مسئله در این فرآیند، انتخاب جاذب مناسبی است که دارای بالاترین میزان انتخاب¬پذیری باشد. هدف از این تحقیق سنتز جاذب مناسب برای خالص¬سازی گاز طبیعی از co2 است، علاوه بر ظرفیت جذب مناسب دارای انتخاب¬پذیری بالا نیز برای این گاز باشد. در این راستا تحقیق حاضر در سه بخش متفاوت انجام شد. در مرحله اول عوامل موثر بر سنتز زئولیت nax مورد مطالعه قرار گرفت و سپس اندازه ذرات پودر زئولیت به¬دست آمده از مقیاس میکرو به نانو کاهش داده شد. در نهایت به بررسی عملکرد پودرهای زئولیت تولید شده در جذب سطحی برای جداسازی دی اکسید کربن از متان پرداخته شد. در مرحله اول به¬منظور بررسی عوامل موثر مانند دما و زمان بلورینگی، قلیاییت و نسبت sio2/al2o3؛ تعداد نه نمونه بر اساس روش طراحی آزمایش تاگوچی آماده شد. مشاهده شد دمای واکنش بلورینگی و میزان قلیاییت مخلوط پیش ¬واکنش اثر گذارترین پارامتر ها در دست ¬یابی به زئولیت nax با حداکثر میزان بلورینگی و خلوص فاز می ¬باشند. سپس نمونه دارای بیشترین میزان خلوص فاز و بلورینگی به¬منظور کاهش اندازه ذرات از مقیاس میکرو به نانو نانو انتخاب و تحت فرآیند خردایش مکانیکی توسط سیستم آسیاب¬گلوله ای قرار گرفت. به¬منظور جبران بلورینگی از دست¬ رفته به علّت آسیاب شدن مکانیکی نمونه تحت فرآیند بلورینگی مجدد قرار گرفت. برای ارزیابی و شناسایی نمونه ¬ها از روش هایی مانند پراش اشعه ایکس، تحلیل عنصری به¬روش فلورسانس پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و نیز جذب-واجذب نیتروژن استفاده شد. در انتها هر دو نمونه دارای ذرات با مقیاس میکرو و نانو در فرآیند جداسازی دی¬اکسید¬کربن از متان مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه گردید. آزمایش¬های جذب در دماهای 288، 298 و308 درجه کلوین و هفت فشار مختلف در محدوده 1 تا 20 بار انجام گرفت. بررسی ضریب گزینش پذیری هر دو جاذب نشان می دهد که در فشار های پایین (فشار محیط)، ضریب جداسازی بیشتری برای دی اکسید کربن نسبت به متان حاصل شده است. لازم به-ذکر است نمونه پودری دارای ذرات با ابعاد نانو، به¬دلیل افزایش مساحت سطح ویژه عملکرد بهتری در جذب از خود نشان می دهد. با توجه به ضریب گزینش پذیری معادل97/11 در دمای 288 کلوین و فشار 1بار می¬توان نتیجه گرفت که نانو زئولیت به¬دست آمده برای جداسازی مخلوط¬های co2/ch4 بسیار مناسب است.