محققان دانشگاهی برای جداسازی رطوبت از گاز طبیعی در فرایند‌های پالایش گاز، موفق به ساخت نوعی نانوغشای سرامیکی شدند که مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی برخوردار است و در صورت استفاده، بازده فرایند رطوبت‌زدایی از گاز افزایش و میزان مصرف انرژی را کاهش خواهد داد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، غشاها به دو دسته‌ معدنی و غیرمعدنی تقسیم می‌شوند. یکی از انواع غشاهای معدنی، غشای زئولیتی است. با تنظیم اندازه‌ حفرات زئولیت بین دو اندازه‌ مولکول، می‌توان مولکول‌ها را با میزان ضریب جداسازی بسیار بالا از یکدیگر جدا نمود. هدف اصلی این تحقیق، سنتز غشای زئولیتی با اندازه حفرات بین مولکول‌های آب و متان، به منظور رطوبت زدایی از گاز طبیعی بوده است.

به گفته‌ دکتر سعید شیرازیان، مجری طرح، فرآیندهای متداول رطوبت زدایی از گاز متان، عمدتاً شامل جذب و یا جذب سطحی است. این روش‌ها دارای معایب متعددی از جمله مصرف بالای انرژی و اثرات مخرب زیست محیطی هستند. این در حالی است که می‌توان غشاهای زئولیتی را به دلیل مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا و همچنین خاصیت غربال مولکولی به عنوان جایگزین فرآیندهای مرسوم رطوبت زدایی انتخاب کرد.

عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران در ادامه افزود: «استفاده از غشاهای زئولیتی در صنعت پالایش نفت و گاز، منجر به افزایش بازده جداسازی، کاهش میزان هدر رفت گاز طبیعی، کاهش مصرف انرژی و کاهش اثرات مخرب زیست محیطی فرآیندهای رایج پالایش گاز می‌گردد.»

به طور کلی، علاوه بر رطوبت زدایی از گاز طبیعی، فرآیندهای جداسازی غشایی کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف مانند نفت، گاز، پتروشیمی، تصفیه‌ آب، داروسازی، صنایع غذایی و ... دارند.

به گفته‌ شیرازیان، دلیل انتخاب غشاهای زئولیتی از خانواده LTA، ویژگی آب دوستی، سادگی سنتز و امکان تغییر در ساختار آن بوده است. نانوغشاها بصورت مرکب و بر روی پایه‌ی سرامیکی متخلخل از جنس آلفا آلومینا و به روش رشد ثانویه سنتز شدند. پس از سنتز، با استفاده از محلول کلرید پتاسیم و عملیات تعویض یون در ساختار غشاها، اندازه‌ حفرات این نانوغشاها تنظیم گردید. ساختار نانوغشاهای سنتز شده به کمک دستگاه‌های SEM، XRD و EDX مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت نیز با عبور بخار آب مخلوط با گاز متان، به عنوان مدلی از گاز طبیعی، عملکرد این غشا بررسی شده است.

لازم به توضیح است که غشاهای زئولیتی دارای اندازه‌ حفراتی بین 3 الی 10 آنگستروم هستند. در این طرح با تعویض یونی و تغییر کاتیون در ساختار زئولیت، حفرات زئولیت LTA به اندازه 3 آنگستروم تقلیل یافته است. آزمون‌های تراوش بخار آب و متان مؤید تنظیم موفقیت آمیز حفرات غشا بوده است.

نتایج این تحقیقات در مجله‌ Journal of Industrial and Engineering Chemistry (جلد 22، شماره 1، سال 2015، صفحات 132 تا 137) منتشر شده و حاصل همکاری دکتر سعید شیرازیان- دانش آموخته‌ مهندسی شیمی از دانشگاه علم و صنعت ایران- و دکتر سید نظام الدین اشرفی زاده- عضو هیأت علمی این دانشگاه- است.

انتهای پیام