Zastosowanie membran zeolitowych w procesie perwaporacji

• Autorzy: Czechowska K.

Warianty tytułu

EN

Application of zeolite membranes in pervaporation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nieorganiczne membrany zeolitowe posiadają jednolity, molekularny rozmiar porów, w większości przypadków są stabilne chemicznie w szerokim zakresie pH. Zalety te pozwalają zastosować membrany zeolitowe w alternatywnych metodach rozdzielania mieszanin, szczególnie w przypadkach, gdy konwencjonalne metody rozdzielania są nieefektywne. Membrany zeolitowe separują mieszaniny na zasadzie różnic w adsorpcji składników lub różnic w rozmiarze cząsteczek. Jedną z nowszych koncepcji zastosowania membran zeolitowych jest ich wykorzystanie w procesie rozdzielania mieszanin ciekłych techniką perwaporacji, np. do rozdzielania mieszanin tworzących azeotropy, mieszanin bliskowrzących lub mieszanin związków wrażliwych na podwyższoną temperaturę. W pracy opisano preparatykę warstw zeolitowych typu MFI na handlowych nośnikach rurowych z TiO2, jak również zaprezentowano wyniki testów przeprowadzonych na tych membranach w procesie rozdzielania mieszaniny woda-izopropanol techniką perwaporacji. Warstwy zeolitowe preparowano poprzez nanoszenie na nośnik zarodków zeolitu, z wodnych zawiesin (w postaci warstw), a następnie krystalizację warstwy zeolitowej drogą hydrotermalnej obróbki. Testom poddano filtry membranowe, dla których czas nanoszenia zarodków zeolitu wynosił 0,5 i 1h, pH zawiesin wynosiło ok. 3 i ok. 10. Temperatura i czas krystalizacji wynosiły odpowiednio 180°C i 4 h. W testach separacyjnych określono stopień rozdziału, mieszaniny izopropanol-woda dla kilku stężeń alkoholu w wodzie, w temperaturze 50°C. Najkorzystniejsze wyniki rozdziału uzyskano w przypadku filtra membranowego z warstwą zeolitową przy czasie nanoszenia warstwy zarodków 1 h i pH zawiesiny ok. 10. W przypadku nadawy o składzie ok. 20% wag. wody, i 80% wag. izopropanolu, średnia zawartość wody w permeacie wynosiła ok. 95% wag. wody, strumień permeatu wynosił 0,8 kg/(m2h), a średnia selektywność membrany wynosiła ok. 90.

EN

Inorganic zeolite membranes, having the uniform, molecular size of pores, in most cases are chemically stable over a wide range of pH. This advantage make possible the application of zeolite membranes in alternative techniques of mixture separation especially when conventional methods of separation are not effective. The separation process by zeolite membranes is based on different adsorption or different particles size of mixture components. Zeolite membranes may be also used for the separation of liquid mixtures in the pervaporation process e.g for azeotropes, components of similar boiling point or sensitive on impact of elevated temperature. In the present work the preparation procedure of zeolite layers of the MFI type on commercial, tubular TiO2 support was presented. The results of application tests for the membranes used for separation of water-isopropanol mixtures were also given. The zeolite layers were prepared by deposition of zeolite seeds from water suspensions and subsequent hydrothermal treatment. The samples for separation tests were prepared using 0,5 i 1h of deposition time, suspension pH ab. 3 and ab. 10, respectively. The hydrothermal crystallization process of the deposited zeolite layers was carried out for 4h at 180°C. The best results of the separation tests were obtained for the membrane deposited for 1h using water suspension with pH ab. 10, for the starting mixture containing ab. 20%wt of water and ab. 80%wt. of isopropanol the average content of water in the obtained permeate was ab. 95%wt. The calculated average selectivity and permeate flux were ab. 92 and ab. 0,8 kg/m2h respectively.

Słowa kluczowe

PL

zeolit; membrana; krystalizacja hydrotermalna; perwaporacja

EN

zeolite; membrane; hydrothermal crystallization; pervaporation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 60, nr 4
• Strony: 204--207
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Czechowska K.

• Instytut Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych - Oddział Materiałów Ogniotrwałych,

Bibliografia

• [1] Rautenbach R.: Procesy membranowe, WNT Warszawa, 1996.
• [2] Suzuki H. US Patent No. 4699892, 1987.
• [3] McLeary E.E., Jansen J.C., Kapteijn F.: Microporous and Mesoporous Materials, 90 (2006) 198-220.
• [4] AuL.T.Y. .YeungK.L: Journal of Membranę Science, 194(2001) 33-35.
• [5] Tuan Vu A., Falconer J.L., Noble R.D.: Microporous and Mesoporous Materials,41 (2000) 269-280.
• [6] Pan M., Lin Y.S.: Microporous and Mesoporous Materials, 43 (2001)319-327.
• [7] KanezashiM., O'Brien J., Lin Y.S.: Microporous and Mesoporous Materials, 103 (2007) 302-308.
• [8] Ziobrowski Z.: Raport z badań nr umowy 7/2007 z dn.21.06.2007, materiały niepublikowane.