Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การพัฒนาเยื่อแผ่นโซเดียมอะลูมินาซีโอไลต์เพื่อแยกน้ำจากเอทานอล

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Development of sodium alumina zeolite membrane for dehydration of ethanol

Year (A.D.)

2006

Document Type

Thesis

First Advisor

สุรพงศ์ นวังคสัตถุศาสน์

Second Advisor

ศิริลักษณ์ ธีระดากร

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีชีวภาพ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2006.971

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลโดยกระบวนการเพอร์แวปพอเรชัน โดยใช้เมมเบรนที่มีซีโอไลต์เอเป็นตัวกลางอยู่บนอลูมินาที่เป็นชั้นรองรับ ซึ่งสภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์ซีโอไลต์เอด้วยวิธีการแบบไฮโดรเทอร์มอล (hydrothermal synthesis) คือที่อุณหภูมิ 80 ํC เวลา 3 ชั่วโมง หรือที่อุณหภูมิ 90 ํC เวลา 3 ชั่วโมง และมีขนาดของผลึกอยู่ที่ 8.17+-0.02 ไมโครเมตรและ 4.50+-0.02 ไมโครเมตร ตามลำดับ สำหรับผลึกซีโอไลต์เอที่สังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 80 ํC เวลา 3 ชั่วโมง จะมีพื้นที่ผิวจำเพาะอยู่ที่ 40.6473+-0.1304 ตร.เมตรต่อกรัม และปริมาณของซิลิกอนต่ออะลูมิเนียมเท่ากับ 1.48 ส่วนผลึกที่สังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 90 ํC เวลา 3 ชั่วโมง จะมีพื้นที่ผิวจำเพาะอยู่ที่ 51.1537+-0.1891 ตร.เมตรต่อกรัม และปริมาณของซิลิกอนต่ออะลูมิเนียมเท่ากับ 1.31 สำหรับงานวิจัยนี้ได้สร้างโมดูลที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอก เมมเบรนที่ใช้มีพื้นที่เท่ากับ 84.86 ตร.ซม. เมมเบรนที่ใช้ในการทดลองมีโครงสร้างเป็นแบบเชิงประกอบ โดยมีซีโอไลต์ทำหน้าที่ในการเลือกผ่านอยู่บนชั้นรองรับที่เป็นอะลูมินาที่มีรูพรุน ซึ่งสภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์โซเดียมอะลูมินาซีโอไลต์เมมเบรน จากสารละลายที่มีลักษณะเป็นสารละลายใสด้วยวิธีการไฮโดรเทอร์มอลที่อุณหภูมิ 90 ํC เวลา 3 ชั่วโมง แต่อย่างไรก็ตามเมมเบรนที่เตรียมได้ยังพบปัญหาการแตกของซีโอไลต์ ที่ทำหน้าที่ในการเลือกผ่านบนผิวของชั้นรองรับ ซึ่งเมื่อนำเมมเบรนไปทดสอบกระบวนการเพอร์แวปพอเรชัน พบว่ามีการรั่วของเอทานอลผ่านไปยังสวนเพอร์มิเอต แต่ความเข้มข้นของเอทานอลทางด้านเพอร์มิเอตก็มีปริมาณมากขึ้นจาก 521.10 กรัมต่อลิตร เป็น 539.11 กรัมต่อลิตร นอกจากนี้ในงานวิจัยนี้ยังนำซีโอไลต์เอที่ได้จากการสังเคราะห์ มาศึกษาผลของอุณหภูมิและเวลาต่อความสามารถในการแยกน้ำออกจากเอนอล โดยพบว่าที่อุณหภูมิ 90 ํC เวลาในการทดลอง 30 นาที จะสามารพเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลจาก 671.72+-9.08 กรัมต่อลิตร ไปเป็น 747.15+-2.36 กรัมต่อลิตร (เพิ่มขึ้น 11.23%) และที่อุณหภูมิ 90 ํC เวลาในการทดลอง 60 นาที จะสามารถเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลจาก 474.68+-0.11 กรัมต่อลิตรไปเป็น 614.63+-2.35 กรัมต่อลิตร (เพิ่มขึ้น 29.48%)

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

To concentrate ethanol in ethanol-water mixture by pervaporation using zeolite A membrane on alumina support. Zeolite A was prepared by hydrothermal synthesis. The conditions for zeolite A synthesis are crystallization temperature at 80 ํC for 3 h or crystallization temperature at 90 ํC for 3 h. The zeolite A synthesized at 80 ํC, 3 h had crystal size of 8.17+-0.02 micro m., specific surface area of 40.6473+-0.1304 sq.m/g and silicaon/aluminium molar ratio of 1.48. The zeolite A synthesized at 90 ํC, 3 h had crystal size of 4.50+-0.02 micro m., specific surface area of 51.1537+-0.1891 sq.m/g and silicon/aluminum molar ratio of 1.31, A cylindrical membrane module was built in this study with an effective membrane area of 84.86 sq.cm. The membrane used in this research was synthesized in a composite form, consisted of zeolite that was a selective layer on a porous alumina support. The optimum condition for synthesis of sodium alumina zeolite membrane from clear solution using hydrothermal synthesis was 90 ํC and for 3 h. The scanning electron microscope revealed that the surface of support was covered with polycrystalline zeolite A with cracking defect. The zeolite A composite membrane was used for the separation of ethanol-water mixture by using pervaporation but the membrane was leaked in some area. However concentration of ethanol was increased from 521.10 g/l to 539.11 g/I. Finally the effect of temperature and time of synthesized zeolite A in dehydration of ethanol were investigated. The concentration of ethanol was increased from 671.72+-9.08 g/I to 747.15+-2.36 g/I (11.23% increase) at 90 ํC for 30 minutes. Meanwhile the concentration of ethanol was increased from 474.68+-0.11 g/l to 614.63+-2.35 g/I (29.48% increase) at 90 ํC for minutes.

Link to Full Text

Share

COinS