Zeolit dolgulu polimer membranların hazırlanması ve pervaporasyona uygulanması

Abstract

Zeolit dolgulu membran ; silikon kauçuk membran ; alkol/su ayrılması ; pervaporasyon ; sulu organik karışımlar Membranlar için en yaygın kullanılan tanım, iki fazı ayıran seçici bir bariyerdir. Bu tanımlama bir membranın iki önemli özelliğini ortaya koyar : membran geçirgenliği ve membran seçiciliği (selektivite). Membranlan sınıflandırmak için ayırma prosesi ya da membran morfolojisi gibi farklı kriterler kullanılır. Çözünme-difüzyon membranlan gaz ayırma, buhar permeasyonu ve pervaporasyon gibi farklı membran proseslerinde kullanılır. Pervaporasyon prosesi, karışımdaki daha az derişime sahip olan bileşenin ayrılmasında ekonomik ve verimli bir ayırma işlemidir. Dolayısıyla, pervaporasyon işlemi, yüksek derişimdeki azeotropik bir bileşime sahip alkol-su karışımından suyun ayrılmasında kullanılabileceği gibi, düşük alkol derişimine sahip alkol-su karışımından alkolün ayrılması için de kullanılabilir. Hidrofilik ve hidrofobik zeolit dolgulu polimerik membranlar vasıtasıyla su esaslı karışımların ayrılması, kapsamlı olarak çalışılmıştır. Silikon kauçuk membranlann pervaporasyon seçiciliği kauçuk matrise, zeolit taneciğinin ilavesiyle değiştirilebilir. Farklı tip zeolitler hidrofobik kauçuk matris içerisine katılmıştır. Bu çalışmada, homojen ve zeolit dolgulu polidimetilsiloksan (PDMS) membranlar hidrofobik ve hidrofilik zeolitlerin ilavesiyle, çözelti döküm tekniğiyle hazırlandı. Hazırlanan membranlar laboratuvar ölçekli bir pervaporasyon düzeneğinde test edildi. Zeolit tipi ve konsantrasyonu gibi deneysel parametrelerin permeasyon akısı ve seçicilik üzerine etkisi detaylı olarak araştırıldı. Etanol/su karışımının pervaporasyonunda etanol için membran seçiciliğinin, (hidrofobik tip : silikalit-1 kullanarak) artmakta ya da (hidrofilik tip : zeolit A ve X kullanarak) azaldığı deneysel olarak tespit edilmiştir.

Preparation of zeolite-filled polymer membranes and application to the pervaporation SUMMARY Keywords : Zeolite-filled membrane ; silicone rubber membrane ; alcohol/water separation ; pervaporation ; aqueous organic mixtures. The most frequently used definition for a membrane is probably "a permselective barrier separating two phases". This definition presents two essential properties of a membrane : the membrane's permeability and membrane's selectivity. Various criteria can be used to classify membranes like the morphology of the membrane or the separation process. Solution- diffusion membranes can be used in several membrane processes like gas separation, vapour permeation and pervaporation. Pervaporation process is economic and efficient especially when minor component needs to be separated. Therefore, pervaporation is applicable for the removal of ethanol at low ethanol concentration as well as for the removal of water at high ethanol concentration. The separation of water-based mixtures through hydrophilic and hydrophobic zeolite-filled polymeric membranes has been studied extensively. Pervaporation selectivity of silicone rubber membranes can be changed by the addition of zeolite particle to the rubber matrix. Different types of zeolites have been incorporated into the hydrophobic rubber matrix. In this study homogeneous polydimethylsiloxane (PDMS) membranes and mixed membranes by introduction of hydrophilic and hydrophobic zeolites were prepared by solution casting technique. Prepared membranes were tested in a laboratory scale pervaporation experimental set up. The effect of experimental parameters such as type and amount of zeolite on the permeation flux and selectivity was investigated in detail. When tested on ethanol/water mixtures membrane selectivity for ethanol can thus be improved (using the hydrophobic type: silicalite-1) or lowered (using the hydrophilic type: zeolite A and X).