Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of hydrodynamic conditions on the recovery of acetone, butanol and ethanol in pervaporation membrane modules

Marszałek J., Tylman M., Rdzanek P., Kamiński W.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

155–-163

EN

In order to assess the influence of hydrodynamic effects on the recovery of n-butanol by means of pervaporation, a commercial PERVAP 4060 membrane was investigated. Laboratory pervaporation experiments were carried out providing a comparison of the permeation fluxes and enrichment factors. While the enrichment factors achieved in both modules under the same process conditions were comparable, the permeation fluxes differed from each other. In order to explain the observed differences, hydrodynamic conditions in the membrane module were examined by means of CFD simulation performed with ANSYS Fluent 14.5 software. Two different modules having membrane diameters of 80 mm and 150 mm were analyzed. As a result, different velocity profiles were obtained, which served to estimate the mass transfer coefficients of butanol, ethanol and acetone.

2

Perwaporacyjne zatężanie układu butanol-etanol-aceton-woda na membranach komercyjnych

Rdzanek P., Marszałek J., Kamiński W.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

693--698

PL

Perwaporacja (PV) jest procesem membranowym, w którym rozdział składników następuje na selektywnej warstwie membrany, która może być polimerowa, ceramiczna bądź kompozytowa. Zastosowanie perwaporacji, w miejsce konwencjonalnych metod odwadniania rozpuszczalników tworzących z wodą mieszaniny azeotropowe, przynosi, oprócz niewymiernych korzyści w ochronie środowiska, także konkretne korzyści ekonomiczne. Badania przeprowadzone w pracy skupiają się na separacji butanolu z wodnego roztworu ABE (aceton-butanol-etanol). Dotychczas jako dodatek do paliw stosowano etanol, obecnie w badaniach więcej uwagi poświęca się n-butanolowi ze względu na jego właściwości zbliżone do benzyny. W pracy przetestowano różne typy komercyjnych membran perwaporacyjnych (o różnym składzie warstwy aktywnej). Badania prowadzono na membranie PERVAP 4060 oraz na membranach firmy PERVATECH. Proces perwaporacji wykonano na laboratoryjnej aparaturze o powierzchni membrany 50,24 cm2. Proces prowadzony był przy natężeniu przepływu nadawy 40 dm3/h, dla temperatury roztworu zasilającego 29, 37 i 50°C i ciśnieniu po stronie permeatu 10 mbar. Stężenia butanolu w nadawie wynosiły 1,5, 3 i 5% wag. Przeanalizowano wpływ rodzaju warstwy aktywnej membrany na zmianę strumienia butanolu oraz współczynnika wzbogacenia składnika w permeacie. Skład permeatu i retentatu analizowany był za pomocą chromatografii gazowej.

EN

Pervaporation (PV) is a membrane-based process employing dense polymer, ceramic or innovate components materials as active separation layer. The use of pervaporation compared to the conventional methods for dehydration solvents forming an azeotrope with water brings, besides unquantifiable benefits in environmental also economic benefits. In this paper PV process is used to separate and concentrate biobutanol from the ABE (acetone-butanol-ethanol) water solution. So far as an additive for fuel ethanol was used, currently in research more attention is given to n-butanol, because of its properties closed to gasoline Different types of commercial membranes are tested in pervaporation experimental setup. Research was carried out on the PERVAP 4060 and PERVATECH membranes. The research was conducted on a laboratory apparatus, where the membrane diameter was 50.24 cm2. The pervaporation was carried out with the feed flow rate 40 dm3/h, the permeate side pressure 10 mbar and the feed temperature 29, 37 and 50°C. The concentrations of butanol in feed was 1.5, 3 and 5 wt.%. The influence of the active layer composition on the butanol flux and the enrichment coefficient was analyzed. The composition of permeate and retentate was analyzed by gas chromatography.

3

Perwaporacyjna membrana z dodatkiem cieczy jonowej do zatężania biobutanolu

Marszałek J., Rdzanek P.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

550--554

PL

W pracy wytworzono membranę perwaporacyjną z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-butylo-3-metyloimidazolu oraz heksafluorofosforan 1-heksylo-3metyloimidazolu, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 3 kPa, w temperaturze 50°C i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.

EN

In this paper, the active layer of membrane containing ionic liquid was attempted. We achieve this by appropriately blending them with PDMS and hardening by polycondensation. Hydrophobic ionic liquid 1-butyl3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, which have selectivity for the butanol was used for the test. The influence of mass components and the kind of support layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested at PV process in order to separate and concentrate biobutanol from the model quaternary solution: acetone-butanolethanolwater. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 3 kPa, feed temperature 50°C and the feed flow rate 40 dm3/h. The composition of the permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of mixture of ionic liquid and PDMS allowed to emerge the most appropriate membranes for the PV process. The observed permeate flux was at the relatively low level due to additional resistance cause by PDMS layer.

4

Pervaporation membrane containing ionic liquid for biobutanol concentration

Marszałek J., Rdzanek P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 9

1065--1072

EN

The paper describes the creation process for an active layer of pervaporation membrane containing ionic liquid achieved by its appropriate blending with PDMS and hardening by way of polycondensation. The test was performed with the use of hydrophobic ionic liquids with butanol selectivity – 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide and 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate. The influence of mass content of components and the type of supporting layer on the membrane process parameters was analyzed. Then the prepared membranes were tested in pervaporation process of biobutanol concentration from the model quaternary solution of acetone-butanol-ethanol-water. The process was carried out continuously in a steady state conditions. The permeate side pressure was 30 mbar, feed temperature was 50 oC and the feed flow rate was 40 dm3/h. Compositions of permeate and retentate were analyzed using gas chromatography. Preparation of membranes obtained by polycondensation hardening of the solution consisting of ionic liquid and PDMS enabled us to provide the most appropriate membranes for pervaporation process. The observed permeate fluxes were at relatively low levels due to additional resistance caused by the thickness of PDMS layer.

PL

W pracy wytworzono warstwę aktywną membrany perwaporacyjnej z dodatkiem cieczy jonowej poprzez odpowiednie zmieszanie z PDMS i polikondensacyjne utwardzenie. Do badań użyto hydrofobowych cieczy jonowych: 1-butyl-3methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide oraz 1-hexyl-3-methylimidazilium hexafluorophosphate, które wykazują selektywność w stosunku do butanolu. Przeanalizowano wpływ udziału masowego składników oraz rodzaj warstwy podporowej na parametry procesowe membrany. Na wytworzonych membranach wykonano badania perwaporacyjnego zatężania biobutanolu z modelowego czteroskładnikowego układu aceton-butanol-etanol-woda. Proces prowadzony był w sposób ciągły, w warunkach ustalonych, z ciśnieniem po stronie permeatu wynoszącym 30 mbar, w temperaturze 50 oC i z natężeniem przepływu nadawy 40 dm3/h. Skład permeatu i retentatu był analizowany za pomocą chromatografii gazowej. Szeroka preparatyka membran otrzymanych metodą utwardzania polikondensacyjnego mieszaniny cieczy jonowej z PDMS pozwoliła wyłonić najodpowiedniejsze membrany do procesu perwaporacji. Obserwowane strumienie procesowe były relatywnie niskie i wynikały z dodatkowych oporów spowodowanych grubością warstwy PDMS.