سنتز و تعیین مشخصات غشای نانوساختارسیلیکایی به روش سل- ژل جهت خالصسازی هیدروژن
[پایاننامه]
/آسیه جباری گرگری
: دانشکده مهندسی شیمی
، ۱۳۹۱
۹۱ ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی
دانشگاه صنعتی سهند
هیدروژن از مهمترین مواد مورد استفاده در صنایع شیمیایی و نفتی میباشد که اخیرا استفاده از آن برای تولید انرژی منجر به افزایش تقاضای تولید در سطح جهانی شده است .فناوریهای زیادی برای تولید هیدروژن وجود دارند که در اکثر آنها، دیاکسیدکربن و مونوکسیدکربن به عنوان محصول جانبی و مقداری متان به علت محدودیت تبدیل تعادلی به همراه هیدروژن باقی میمانند که نهایتا باید از آن جداسازی شوند .برای این منظور فرآیندهای غشایی مزایای زیادی نسبت به دیگر فناوریهای حاضر دارند، که میتوان به صرفهی اقتصادی، سازگار بودن با محیط زیست و کمحجم بودن اشاره کرد .از این میان غشاهای سرامیکی سیلیکایی پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی بالایی دارند و نسبت به غشاهای دیگر از جایگاه مناسبی در نمودار عملکرد غشایی برخوردار میباشند .هدف از انجام این تحقیق نیز ساخت غشای نانوساختار سیلیکایی جهت خالصسازی هیدروژن میباشد .در این راستا، عملکرد غشای نانوساختار سیلیکایی در عبوردهی گازهای هیدروژن، نیتروژن و دیاکسید کربن و انتخابپذیری ایدهآل H۲/N۲ و H۲/CO۲ مورد بررسی قرار گرفت .برای این منظور، پایههای سرامیکی به روش قالبریزی ژل تهیه شدند .سپس با پوششدهی لایه گاما-آلومینا، اصلاح سطح شدند .در نهایت غشای سیلیکایی بر روی پایه آلفا آلومینای لولهای اصلاح شده با لایه گاما-آلومینا، به روش سل-ژل سنتز گردید .با استفاده از تست عبوردهی نیتروژن از بینقصی و عدم وجود ترک در پایه، پایه اصلاح شده و غشا اطمینان حاصل گردید .تصاویر SEM بیانگر ریز ساختار مطلوب لایههای میانی و غشایی بودند .غشای سنتز شده پس از هر بار تشکیل لایه در سیستم عبوردهی گازها مورد آزمون قرار گرفت و میزان عبوردهی گازها و انتخابپذیری ایدهآل H۲/N۲ وH۲/CO۲ ، در شرایط دمایی و فشاری مختلف بررسی گردید .در غشای نهایی که مکانیسم غالب انتقال گازهای H۲ وCO۲، به صورت غربال مولکولی فعال شده بود، مشاهده شد که با افزایش دما، عبوردهی گاز هیدروژن افزایش مییابد ولی عبوردهی دو گاز نیتروژن و دیاکسید کربن به طور نسبتا محسوسی کاهش مییابد .بدین ترتیب با افزایش دما، انتخابپذیری ایدهآل H۲/CO۲ و H۲/N۲ به ترتیب از مقادیر ۴/۷ و ۵/۳ در دمای محیط به مقادیر ۹/۴ و ۱۱/۶ در دمای ۱۰۰ و ۲۳/۴ و ۳۱/۳ در دمای ۲۰۰درجه ، در فشار میانگین bar۳ ، رسید .علت افزایش انتخابپذیریهای ایدهآل، انرژیهای فعالسازی مثبت و منفی برای دو گاز هیدروژن و دیاکسید کربن میباشد .از طرف دیگر حضور حفرات بزرگتر در غشا، باعث شده عبوردهی نیتروژن براساس مکانیسم نادسن با افزایش دما، کاهش یابد