سنتز غشای زئولیتی SSZ-۱۳ و بررسی تاثیر یون های سدیم، لیتیوم و پتاسیم در عبوردهی دی اکسیدکربن، متان و نیتروژن

در این پژوهش، سنتز غشای زئولیتی SSZ-۱۳ به روش رشد ثانویه و به صورت استاتیک انجام شد. سپس، تاثیر یون های سدیم، پتاسیم و لیتیوم بر عملکرد آن در عبوردهی و انتخاب گری گازهای دی اکسید کربن، متان و نیتروژن بررسی شد. غشای سنتز شده حاوی یون سدیم می باشد که در فشار ۲ بار و دمای ۳۰۰ کلوین دارای عبوردهی دی اکسیدکربن برابرmol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۷-۱۰×۶۷/۳ و انتخاب گری ایده آل CO۲/CH۴ و CO۲/N۲ به ترتیب ۶/۴۴ و ۱۱ می باشد. اثر تبادل یون سدیم در ساختار لایه زئولیتی با یون های پتاسیم و لیتیوم در فشارها و دماهای مختلف بر عبوردهی گازهای فوق مورد بررسی و اثر دما از طریق بررسی انرژی فعال سازی در عبوردهی گازها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور یون لیتیوم در لایه غشایی عبوردهی دی اکسید کربن را در دمای ۳۰۰ کلوین از ۷-۱۰× ۶۷/۳ به mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۷-۱۰×۱۳/۱ کاهش می دهد درحالیکه آن مقدار برای متان از mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۹-۱۰×۵۱/۴ به mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۱۱-۱۰×۳۰/۵ و برای نیتروژن در غشا را از mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۸-۱۰×۳۱/۳ به mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۹-۱۰×۳۰/۵ می رسد. کاهش شدیدتر عبوردهی گازهای متان و نیتروژن در مقایسه با دی اکسید کربن باعث افزایش انتخابگری CO۲/CH۴ از ۴۴ به ۹۷ و CO۲/N۲ از ۱۱ به ۱۹ می شود. در غشای تبادل یونی شده با یون پتاسیم عبوردهی دی اکسیدکربن کاهش بیشتری نسبت به یون لیتیوم از خود نشان داده و به مقدار mol.m-۲.s-۱.Pa-۱ ۱۰-۸×۷۳/۹ می رسد در حالیکه انتخاب گری CO۲/CH۴ از ۴۴ به ۷/۲ و انتخاب گری CO۲/N۲ از ۱۱ به ۸۷/۳ کاهش می یابد. بنابراین، تبادل با یون پتاسیم باعث افت عملکرد غشا شده و توصیه نمی شود.

کلیدواژه ها:

غشای زئولیتی SSZ-۱۳ ، تبادل یونی غشای زئولیتی ، لیتیوم ، پتاسیم ، سدیم