ساخت غشاء نانو متخلخل تیتانیا-سیلیکا با پایه آلومینا برای جداسازی n2 از گاز شهری

باتوجه به آثار جانبی وجود نیتروژن همراه گاز شهری بر ارزش حرارتی سوخت، اندازه خطوط انتقال و ظرفیت ایستگاه های تقویت فشار گاز، از فرایند غشایی برای جداسازی این دو گاز استفاده می شود. در کار پژوهشی حاضر، غشاء نانومتخلخل سیلیکا-تیتانیا به روش سل-ژل با استفاده از آلکوکسیدهای تیتانیوم و سیلیکون، با لایه میانی تیتانیا و لایه جدایشگری سیلیکا-تیتانیا بر روی لولهآلفاآلومینایی، بعنوان پایه نگهدارنده، ساخته و تعیین مشخصات شد. سل-های ساخته شده از مواد اولیه به روش غوطه وری بر روی پایه پوشش داده شدند و پس از هر بار اعمال پوشش، تا دمای 185 درجه سانتیگراد حرارت داده شدند. پوشش دهی سه بار تکرار شده و در دمای 500 درجه سانتیگراد تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. آنالیز dta وtg خروج مواد فرار از ژل را با افزایش دما نشان می دهد. الگوهای xrd حضور فازآمورف را گزارش کرده که فازهای کوارتز و آناتاز بصورت جزیی نیز در آن دیده می شود. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز از حضور پیوندهای si-o-si، ti-o-ti و ti-o-siخبر می دهد که نشانگرتکمیل واکنش های آبکافت و چگالش می باشد. تصاویر sem و fesem از سطح پوشش های نهایی، حاکی از سطوح صاف با حداقل عیوب است. نتایج afm سطوح صاف و حضور تخلخل های زیر یک نانومتر را تایید می کند. آزمایش های نفوذپذیری گازها به صورت منفرد و مخلوط 80 به20 (متان به نیتروژن) در اختلاف فشارbar8-1 و تا دمای ?250 بر روی پایه و غشاء انجام شد. عبور متان و نیتروژن از درون غشاءها در مقایسه با پایه کاهش قابل توجهی داشت و رفتار آنها کاملاً متفاوت با پایه بود. نتایج آزمون نفوذپذیری نشان داد جریان گازهایعبوری از پایه آلومینا (به عنوان غشاء ماکرومتخلخل)از مدل جریان ویسکوزپیروی می کند. غشاء سیلیکا-تیتانیای بدست آمده به عنوان غشاء میکرومتخلخل ( اندازه میانگین تخلخل ها کمتر از 2 نانومتر) از مدل نفوذ انتقالی گاز پیروی می کند. در نهایت پارامتر گزینش پذیری نفوذی و فاکتور جداسازی (برای مخلوط گازهای دوتایی با نسبت حجمی 80 به20، متان به نیتروژن)محاسبه گردید.بررسی نتایج پایین بودن مقدار فاکتور جداسازی از گزینش پذیری را نشان می دهد.