جداسازی مخلوط دو جزئی متان و نیتروژن از طریق جذب سطحی

به منظور طراحی فرآیندهای جداسازی مبتنی بر جذب سطحی نیاز به داده های تعادلی دقیق و مورد اطمینانی در محدوده ی وسیعی از دما، فشار و غلظت می باشد. به علاوه در مطالعات مقدماتی بایستی قابلیت جداسازی مخلوط مورد نظر بر روی جاذب انتخاب شده بررسی شود. بدین منظور، در پژوهش حاضر تعادل جذب سطحی گازهای نیتروژن و متان بر روی جاذب های زئولیت 5a و زئولیت 13x ساخت کمپانی زئوکم به منظور ارزیابی قابلیت جداسازی این گازها با استفاده از جاذب های اشاره شده مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، داده های آزمایشگاهی هم دمای جذب سطحی گازهای نیتروژن و متان خالص بر روی این جاذب ها در دماهای 273، 283، 303، 323 و 343 کلوین و تا فشار 10 بار با استفاده از روش حجم سنجی تعیین شد. همچنین داده های تعادلی جذب سطحی مخلوط های مختلف این دو گاز شامل میزان جذب کل مخلوط، میزان جذب منفرد هر یک از اجزاء، غلظت اجزاء در فاز جذب شده و گزینش پذیری تعادلی در فشارهای مختلف و در دماهای 303 و 323 کلوین تعیین شد. تست سازگاری ترمودینامیکی انجام شده بر روی داده-های بدست آمده حاکی از دقت و صحت این داده ها می باشد. داده های آزمایشگاهی حالت خالص بدست آمده با استفاده از معادلات هم دمای لانگمویر، تات و سیپس همبسته شد و برای پیش بینی تعادل جذب سطحی مخلوط این دو گاز با استفاده از تئوری محلول جذب شده ی ایده آل مورد استفاده قرار گرفت. همچنین داده-های حالت خالص بدست آمده با استفاده از معادلات حالت دو بعدی مختلف و با در نظر گرفتن پارامترهای وابسته به دما همبسته شد و برای پیش بینی داده های تعادلی مخلوط این دو گاز مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه ی داده های آزمایشگاهی دو جزئی با نتایج حاصل از مدلسازی انجام شده با استفاده از معادلات حالت دو بعدی نشان دهنده ی توانایی مناسب این مدل در پیش بینی این داده ها می باشد. همچنین تئوری محلول جذب شده ی ایده آل در اکثر موارد پیش بینی نسبتاً مناسبی از داده های تعادلی جذب سطحی این دو گاز داشت. دقت و صحت داده های دو جزئی بدست آمده با استفاده از تست سازگاری ترمودینامیکی ارزیابی شد که در اکثر موارد صحت این داده ها مورد تایید قرار گرفت. نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان دهنده ی این مطلب است که هیچ یک از جاذب های مورد بررسی گزینش پذیری مناسبی را برای جداسازی تعادلی گازهای متان و نیتروژن از طریق جذب سطحی دارا نمی باشند.