Gas separation with membranes

Abstract

ÖZET MEMBRANLARLA GAZ AYIRIMI Akkor, Günfn Yüksek Lisans Tez!, Kimya Mühendisliği Tez Yöneticileri: Doç. Dr. Nurcan BAÇ Doç. Dr. Türker GÜRKAN Haziran 1988, 83 Sayfa Polimerik membranların gaz ayırımında kullanılabilirliği uzun zamandır bilinmektedir. Fakat, gerek gazların düşük geçirgenlik hızları gerekse de membranların çalışma şartlarına dayanıklı olmamaları nedeni ile bu ayırma tekniğinin ticari kullanımı limitli kalmıştır. Kom pozit membranların geliştirilmesi ile bundan evvelki sistemlerin kar şılaştığı güçlüklerin üstesinden gelinmiştir. Bu çalışmada kompozit membran olarak içine bacımca yüzde 10 Zeolite 13 X' karıştırılmış olan polisülfon kullanılmıştır. H_, He, CO», O- ve NL gazları için geçirgenlik deneyleri ASTM D 1434-75 standardına uygun olan bir cihazda 25°C sıcaklıkta yapılmıştır. Yük sek basınç tarafı 100 psig. de alçak basınç tarafı ise atmosferik tu tulmuştur. Deneysel olarak geçirgenlik katsayıları hesaplanmıştır. Sonuç olarak geçirgenlik katsayılarının artış yönü ve -10 3 2 (10 cm STP.cm / cm.s.cmHg) cinsinden değerleri aşağıda gösterildiği şekildedir. H2> He > C02> O, > N2 20.75 > 9.62 > 3.69 > 0.63 > 0.21 H_-N2 ve 02~N2 gaz karışımlarının polisülfon-zeolit 13 X kom pozit yapıdaki seçiciliklerinin tayini de deneysel olarak yapılmıştır. -v-H2-N_ ayırımı için seçicilik 162.4 olarak bulunurken, 0--N2 için bu değer 3.4'dür. Sonuçlar, polisülfon-zeolit I3X. kompozit yapıda tayin edilen seçicilik değerlerinin saf poiisülfon membrana göre artmış ol duğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Membranlarla Gaz Ayırımı, Poiisülfon- Zeolit Kompozit. -VI-

ABSTRACT GAS SEPARATION WITH MEMBRANES Akkor, Günin M.S. in Chemical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Nurcan BAÇ Co-supervisor: Assoc. Prof.Dr.Türker GÜRKAN June 1988, Pages: 83 The ability of polymer membranes to separate gas mixtures has been known for some time. However, commercialization of this separation technique has been limited by low permeation rates of gases and low resistance of the membranes to operating conditions. The development of composite membranes overcome many of the problems faced by earlier systems. In this study, polysulfone with 10 vol % of Zeolite I3X particles distributed in its structure is used as a composite membrane. Permeability measurements of pure gases; H-, He, CO», Oz and N2 are made in an apparatus which is in accordance with ASTM DI434-75 standard. Experimental temperature is kept constant at 25 C. Pressure is 100 psig. at high-pressure side and atmospheric at low-pressure side of the apparatus. Permeability coefficients are determined experimentally. As a result the increasing order of permeability coefficients and values in terms -In 3 2 of (10 cm STP. cm / cm.s.cmHg) are as follows: H2 > He > C02 > 02 > N2 20.75 > 9.62 > 3.69 > 0.63 > 0.21 ¦m-Selectivities for separation of H_-N2 and 0_-N2 gas mixtures in polysulfone- zeolite 13 X composite are determined experimentally. Selectivity for rL-N- separation was evaluated to be 162.*4, while 0_-N_ selectivity was 3.4. The results indicate increased selectivities for the polysulfone-zeolite 13 X composite over the pure polysulfone membrane. Key Words: Membrane Gas Separation, Polysulfone- Zeolite Composite ¦iv-