Pervaporation of ethanol/water mixtures by zeolite a membranes synthesized in batch and flow systems
Kesikli ve akışlı sistemlerde sentez edilmiş zeolit a membranlarıyla etanol/su karışımlarının pervaporasyonu
- Tez No: 286234
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR, PROF. DR. ALİ ÇULFAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Zeolit A membranlar etanol/su karışımlarının pervaporasyonla ayırımında yüksek akı ve seçicilikle büyük potansiyele sahiptir. Zeolit membranlar genellikle kesikli sistemlerde hidrojellerden sentez edilmektedir. Son yıllarda zeolit membranlar, genişletilmiş yüzeylerle zeolit membran sentezine olanak sağlamak ve endüstriyel seviyedeki üretimde kesikli sistemin sınırlamalarının üstesinden gelmek için yarı-sürekli, sürekli ve döngülü akış sistemlerinde hazırlanmıştır.Bu çalışmanın amacı döngülü akış sisteminde, hidrojellerden kaliteli membran üretmek için bir sentez yöntemi geliştirilmesi ve üretilen membranların ayırma performansının etanol-su karışımlarının pervaporasyonu ile test edilmesidir. Bu bağlamda, kesikli sistemde üretilmiş zeolit A membranlarıyla üç farklı deneysel sentez değişkenleri araştırılmıştır. Bu değişkenler başlangıç sentez çözeltisinin bileşimi, silika kaynağı ve tohumlama tekniğidir. Sentez, hidrojeller kullanılarak, atmosfer basıncında ve 95 °C' de yapılmıştır. Üretilen membranlar X-ışını kırınımı, taramalı elektron mikroskobu ve ağ% 90 etanol- ağ% 10 su karışımlarının pervaporasyonu ile karakterize edilmiştir.Gerek kesikli gerekse akışlı sistemlerde, saf zeolit A membranları sentez edilmiştir. Kesikli sistemde üretilen membranlar yaklaşık 0.2-0.3 kg/m2h akıya ve 10-100 aralığında seçiciliğe sahiptir. Kesikli sistemde, en yüksek ayırma seçiciliğine sahip membranlar silika kaynağı olarak cam suyu kullanıldığında, daldırma ve silme yöntemiyle tohumlandığında ve 3.4Na2O:Al2O3:2SiO2:155H2O başlangıç bileşimiyle elde edilmiştir. Akışlı sistemde hazırlanan membranlar hem akı hem de seçicilik göz önünde bulundurulduğunda kesikli sistemde hazırlanan membranlardan daha yüksek pervaporasyon performansına sahiptir. Akışlı sistemde hazırlanan membranlar için akılar yaklaşık 0.3-3.7 kg/m2h ve seçicilikler 102-104 aralığındadır ki kesikli ve akışlı sistemler için literatürde rapor edilen verilerle karşılaştırılabilir.Ayrıca yüksek kalitede bir zeolit A membranı akışlı sistemde 3.4Na2O:Al2O3:2SiO2:200H2O bileşimli hidrojelden 95 °C' de 17 saatte sentez edilmiştir. Bu membranın 50 °C' deki pervaporasyon akısı 1.2 kg/m2h ve seçiciliği >25,000' dir. Sentez yöntemi yüksek kalitede membran ile sonuçlansa da sentez yönteminin tekrarlanabilirliği düşüktür ve geliştirilmesi gerekir.
Özet (Çeviri)
Zeolite A membranes have great potential in pervaporation separation of ethanol/water mixtures with high flux and selectivity. Zeolite membranes usually synthesized from hydrogels in batch systems. In recent years, zeolite membranes are prepared in semicontinuous, continuous and recirculating flow systems to allow the synthesis of zeolite membranes with enlarged surface areas and to overcome the limitations of batch system at industrial level production.The purpose of this study is to develop a synthesis method for the preparation of good quality zeolite A membranes in a recirculated flow system from hydrogels and to test the separation performance of the synthesized membranes by pervaporation of ethanol/water mixture. In this context, three different experimental synthesis parameters were investigated with zeolite A membranes synthesized in batch system. These parameters were the composition of the starting synthesis hydrogel, silica source and the seeding technique. Syntheses were carried out using hydrogels at atmospheric pressure and at 95 °C. The membranes were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and pervaporation of 90 wt% ethanol-10 wt% water mixtures.Pure zeolite A membranes were synthesized both in batch and flow systems. The membranes synthesized in batch system have fluxes around 0.2-0.3 kg/m2h and selectivities in the range of 10-100. Membranes with higher selectivities were obtained in batch system by using waterglass as silica source, seeding by dip-coating wiping method, and with a batch composition of 3.4Na2O:Al2O3:2SiO2:155H2O. The membranes prepared in flow system have higher pervaporation performances than the ones prepared in batch system in considering both flux and the selectivity. Fluxes were around 0.3-3.7 kg/m2h and selectivities were in the range of 102-104 for the membranes prepared in flow system which are comparable with the data reported in literature for batch and flow systems.A high quality zeolite A membrane was also synthesized from 3.4Na2O:Al2O3:2SiO2:200H2O hydrogel at 95 °C for 17 hours in flow system. Pervaporation flux of this membrane was 1.2 kg/m2h with a selectivity >25,000 at 50°C. Although the synthesis method is resulted with high quality membrane, reproducibility of the synthesis method is poor and it should be improved.
Benzer Tezler
- 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
ÖZLEM DEDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. ALİ ÇULFAZ
- Synthesis of low silica/alumina zeolite membranes in a flow system
Akışlı sistemde düşük silika/alumina oranlı zeolit membran sentezi
SEZİN AKBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. ALİ ÇULFAZ
- Seperation of ethanol-water mixtures by pervaporation
Başlık çevirisi yok
EMİN OKUMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜRKER GÜRKAN
- Zeolit dolgulu polimer membranların hazırlanması ve pervaporasyona uygulanması
Preparation of zeolite-filled polymer membranes and application to the pervaporation
ATİLLA EVCİN
- Development of a novel mixed matrix-membrane for pervaporation of ethanol-water mixtures
Alkol su karışımlarının pervaporasyon tekniği ile ayrıştırılması için zeolit dolgulu membran geliştirilmesi
KEZBAN CİCİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT YILMAZ
