جداسازی گاز توسط تکنولوژی غشایی
غشا
یک یا چند فاز است که بین دو فاز متفاوت قرار دارد و از نظر فیزیکی و یا
شیمیایی متفاوت از هر دو فاز بوده و براساس خواص ذاتی غشا و نیروی محرکه
اعمالی، توانمندی کنترل انتقال جرم بین این دو فاز را داراست.
غشاها بر
سه گونه اند که عبارتند از غشاهای متخلخل با تخلخل در ابعاد میکرو و
نانومتر، غشاهای نامتخلخل با لایه چگال و زیر لایه متخلخل و غشاهای حمل
کننده.
برای کنترل خوردگی خطوط لوله، جلوگیری از مسموم شدن
کاتالیستها و کاهش آلودگی محیط زیست، حذف گازهای اسیدی از جریان های مختلف
ضروری به نظر می رسد. فناوری نانو غشایی می تواند به عنوان روشی نو برای حل
این مشکل مطرح شود که در این تحقیق کارایی این فناوری در حذف گازهای اسیدی
مورد ارزیابی قرار گرفته است. غشاهای نانو ساختار آلی (پلیمری)، غیرآلی و
هیبریدی (آلی و غیرآلی) برای حذف گازهای اسیدی به کاربرده شده اند که
غشاهای نانومتری غیرآلی- کامپوزیتی با لایه رویی از جنس سیلیکا در حذف
گازهای اسیدی کارایی بالاتری نسبت به غشاهای دیگر نشان داده اند. استفاده
از محلولهای جاذب در مدلهای غشایی نیز می تواند کارایی این فناوری در حذف
گازهای اسیدی را به طرز چشمگیری افزایش دهد.
تکنولوژی؛ دوستدار محیط زیست
غشاهای
نانو کامپوزیت پلیمری با عبوردهی بالا و انتخاب پذیری معکوس باعث استفاده
از غشاها برای جداسازی و خالص سازی گازها، بخارات و مایعات فرایندی را در
مقایسه با دیگر تکنولوژی های شناخته شدهگردیده. تکنولوژی غشایی، کم هزینه،
کم مصرف (از نظر انرژی) و دوست دار محیط زیست است. با این همه استفاده
گسترده از غشاها به دلیل محدودیت و مشکل در تهیه غشاهایی با ترکیب مناسب از
خواص انتخاب پذیری بالا و عبوردهی بالا، محدود شده است.
در مواد پلیمری
رایج در تهیه غشاها، با افزایش انتخاب پذیری، عبور دهی کاهش می یابد. نیاز
به غشاهایی با مجموعه خواص مطلوب شامل شار عبوری بالا،انتخاب پذیری بالا و
پایداری شیمیایی، مکانیکی و حرارتی مناسب، محققین را به سمت توسعه غشاهای
هیبریدی نانوکامپوزیتی (شامل مواد معدنی پخش شده در ماتریس پلیمری) سوق
داده است.
در دهه1990 با افزودن زئولیتهایی با انتخاب پذیری بالا سعی در بهبود کارایی غشاها شده است.
پژوهش
های اخیر نشان می دهد که افزودن ذرات غیر متخلخل سیلیکا در مقیاس نانو
متری به یک پلیمر شیشه ای با حجم آزاد بالا بنام پلی(4- متیل-2- پنتین)
(PMP) موجب افزایش همزمان عبوردهی و انتخاب پذیری مخلوط بخار هیدروکربنی با
گاز دایمی می شود.
در تهیه غشاهای نانو کامپوزیتی پلیمری از روش افزودن
فیلرها به ماتریس پلیمری استفاده شده است ولی در برخی تحقیقات نیز از روش
فرایندهای SOL-GEL برای تهیه ذرات با ابعاد نانو از ماده معدنی بصورت
INSITU استفاده می شود.
کاربرد اصلی این غشاها در جداسازی
هیدروکربنها از گاز طبیعی به منظور کنترل نقطه شبنم و Btu و همچنین بازیافت
NGL از گازهای همراه در سر چاه یا گازهای حاصل از EOR است. علاوه بر آن،
از این غشاها می توان برای جداسازی و بازیافت مخلوط هیدروکربنها، حلالها،
بنزین، MTBE ، VOC بخار آب و غیره در فرایندهای پالایشگاهی و پتروشیمی نیز
استفاده کرد.