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, Zeolite membranes, MFI, Flow system, Pervaporation
- 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: 94
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
- Sulu organik karışımların ayrılmasına yönelik pervaporasyon modelleme çalışmaları ve buhar sıvı denge hesaplamaları
Pervaporation modeling studies for separation of aqueous organic mixtures and vapor liquid equilibrium calculations
ENVER CAN KILIÇ
Doktora
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAVUZ SALT
- İzopropanol/su karışımlarının ayrılmasına yönelik karışık matris membranların hazırlanması
Preparation of mixed matrix membranes for the separation of isopropanol/water mixtures
HELİN DİLDA FİDANBOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ SALT
DOÇ. DR. YAVUZ SALT
- Kitosandan hazırlanan hibrid membranlarda su ve uçucu organik maddelerin sorpsiyonu
Sorption of water and volatile organic compounds using kitosan based membranes
CANSU GÜLBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET AKOSMAN
- Farklı tip zeolitlerle dolgulu membranlar hazırlanması ve pervaporasyon çalışmaları
Preparation of filled membranes with different types of zeolites and pervaporation studies
BUKET EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YAVUZ SALT