SAPO-34 katkılı 6FDA-DAM bazlı karışık matrisli membranlarla doğal gazın saflaştırılması
Natural gas purification with SAPO-34 filled 6FDA-DAM based mixed matrix membranes
- Tez No: 291839
- Danışmanlar: PROF. DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Engineering Sciences, Petroleum and Natural Gas Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Poliimidler, yüksek ısıl kararlılıkları, kimyasal dirençleri ve üstün mekanik özellikleriyle membranlarla gaz ayırma alanında son yıllarda oldukça dikkat çekici malzemeler haline gelmiştir. Yüksek seçici geçirgenliğe sahip poliimid membranların hazırlanabilmesi özellikle ticari öneme sahip O2/N2, CO2/CH4, olefin/parafin gibi gaz ayrıma uygulamaları açısından çok önemlidir. Bu nedenle inorganik malzeme katkılı poliimid membranların hazırlanması birçok çalışmanın konusu olmuştur.Bu çalışmada doğalgazın saflaştırılmasına yönelik SAPO-34 katkılı 6FDA-DAM bazlı karışık matrisli membranların hazırlanması hedeflenmiştir. Poliimid olarak seçilen 4,4 (Heksafloroizopropiliden) difitalik dianhidrid/2,4,6-Trimetil-m-fenilendiamin (6FDA-DAM) tek reaktör yöntemine göre sentezlenmiştir. 6FDA-DAM poliimidi ve SAPO?34 zeoliti kullanılarak zeolit katkılı poliimid membranlar hazırlanmıştır. Zeolit-polimer ara yüzünde bağlanmanın sağlanması amacıyla uyumlaştırıcı kullanılmıştır. Uyumlaştırıcı miktarı değiştirilerek membran performansına etkisi araştırılmıştır. Çözücü polimer zincirinde farklı yönelmelere ve membran oluşumu sırasında faz ayrılmasına yol açabilecek farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduğundan membran hazırlama aşamasında iki farklı çözücü kullanılmıştır. Ayrıca hazırlanan membranlar farklı sürelerde ve sıcaklıklarda kurutulmuştur. Bu şekilde membran hazırlama aşamasında kullanılan ve kurutma sonrası membran içerisinde kalan çözücünün membran özelliklerine etkisinin açıklanması hedeflenmiştir. Hazırlanan membranların ısıl özellikleri Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile yapı analizleri ise Taramalı elektron Mikroskopisi (SEM) ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan membranların CO2/CH4 ayırma özellikleri saf gaz geçirgenlik ölçümleriyle belirlenmiştir. CO2 ve CH4 gaz geçirgenlik katsayıları 35oC'de sabit hacim-değişken basınç yöntemi ile ölçülmüştür.Uyumlaştırıcı ilavesi membranların seçici geçirgenliklerinin artmasını sağlamıştır. Hazırlanan tüm üç bileşenli (zeolit-uyumlaştırıcı-polimer) karışık matrisli membranlarda yüksek seçici geçirgenlikler elde edilmiştir. Bu sonuçlar, karışık matrisli membranlarda zeolit-polimer ara yüzeylerindeki boşluk sorunlarının çözülmesinde ve ayırma özelliklerinin iyileştirilmesinde uyumlaştırıcı kullanımının etkili bir yöntem olabileceğini göstermiştir. Membran içerisinde kalan çözücünün geçirgenlikleri arttırırken seçicilikleri düşürdüğü belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Polyimides have recently became remarkable materials in membrane gas separation area due to their high thermal stability, chemical resistance and excellent mechanical properties in last years. Preparation of polyimid membranes with high permselectivity is important for the separation of commercially important gas pairs such as O2/N2, CO2/CH4, and olefin/paraffin. Therefore preparation of polyimide membranes with organic materials filled polyimide membranes has became subject of many research.The aim of this study is development of explanation of SAPO?34 filled 6FDA-DAM based mixed matrix membranes for natural gas purification. 4,4 (Heksafloroizopropiliden) difitalik dianhidrid/2,4,6-Trimetil-m-fenilendiamin (6FDA-DAM) is synthesized by one-pot rule. Zeolite filled polyimide membranes are prepared with SAPO-34 zeolite and 6FDA-DAM. A compatibilizing additive is used in order to provide adhesion between zeolite and polymer. The effect 2,4,6 triamino primidine (TAP) used as compatibilizer on membrane performance is investigated by alteration of compatibilizer amount. Since solvents have various chemical and physical properties which not only induce different interactions with polymer chain, but also result in phase separation during membrane fabrication. Two different types of solvents are used in membrane preparation. Membranes are also evaporated for different periods and at different temperatures. Thus, effects of solvent type and residual solvent on membrane performance is analyzed. The thermal properties of membranes are characterized by Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The morphology of membranes are characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM). CO2/CH4 separation properties of the membranes prepared are characterized by single gas permeation measurements. CO2 and CH4 gas permeability coefficients are measured at 35oC.Addition of compatibilizer resulted in increasing the permselectivities. High permselectivities are obtained with all three component (zeolite-compatibilizer-polymer) mixed matrix membranes. These results have shown that addition of compatibilizer is an effective method to provide good contact between the zeolite and polymer and to enhance separation properties of mixed matrix membrane. The residual solvent has increased permeabilities and decreased selectivities of the membranes.
Benzer Tezler
- Zeolit katkılı poliimid membranlar ile doğalgazın saflaştırılması
Purification of natural gas with zeolite filled polyimide based mixed matrix membranes
ENVER ERPEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
- Effect of preparation and operation parameters on performance of polyethersulfone based mixed matrix gas separation membranes
Polietersülfon bazlı karışık matrisli membranların hazırlanma ve ölçüm parametrelerinin gaz ayırım performansına etkileri
ELİF KARATAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Natural gas purification by zeolite filled polyethersulfone based mixed matrix membranes
Zeolit katkılı polietersülfon karışık matrisli membranlar ile doğal gazın saflaştırılması
ÜLGEN ÇAKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Effect of operating parameters on performance of additive/zeolite/polymer mixed matrix membrane
Katkılı/zeolit/polimer karışık matrisli membranlarin performansına çalışma koşullarının etkisi
EDİBE EDA ORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Dimethyl ether (DME) synthesis using mesoporous SAPO-34 like catalytic materials
Mezogözenekli SAPO-34 benzeri katalitik malzemeler kullanarak dimetil eter (DME) sentezi
HAKAN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU