Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมและลักษณะสมบัติของเมมเบรนไคโตซาน/ซีโอไลต์สำหรับการแยกมีเทนในแก๊สชีวภาพ

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation and characterization of chitosan/zeolite membrane for separation of CH4 in biogas

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

ขันทอง สุนทราภา

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีเชื้อเพลิง

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.900

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเมมเบรนฐานไคโตซาน เพื่อนำมาใช้ในการแยกมีเทนจากแก๊สชีวภาพ ไคโตซานที่ใช้มีมวลโมเลกุลและร้อยละการกำจัดหมู่แอซีทิล เท่ากับ 9.5×105 ดอลตัน และ 90±5 ตามลำดับ สารซีโอไลต์เอที่ใช้มีขนาดของรูพรุน พื้นที่ผิว และปริมาตรรูพรุน เทากับ 2551.6 อังสตรอม 13.9 ตารางเมตรต่อกรัม และ 0.0137 ลูกบาศกเซนติเมตรตอกรัม ตามลําดับ เมมเบรนที่เตรียมขึ้นในงานวิจัยนี้ ได้แก่ เมมเบรนไคโตซานไม่เชื่อมขวาง เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง เมมเบรน ไคโตซานไม่เชื่อมขวาง-ซีโอไลต์เอ เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง-ซีโอไลต์เอ และเมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวาง-ซีโอไลต์เอชนิดบวมตัวด้วยน้ำ ในการเชื่อมขวางเมมเบรนไคโตซานใช้สารละลาย กรดซัลฟิวริกร้อยละ 4 โดยน้ำหนัก และใช้ซีโอไลต์เอในปริมาณร้อยละ 10-40 โดยน้ำหนักของน้ำหนักไคโตซาน ทดสอบสมบัติต่าง ๆ ของเมมเบรน ได้แก่ โครงสร้างทางเคมี ปริมาณการดูดซับน้ำในเมมเบรน ความสามารถทนต่อแรงดึง ลักษณะสัณฐานวิทยา ค่าการซึมผ่านแก๊ส และค่าการเลือกสรรคู่แก๊ส พบว่าผลของการเติมซีโอไลต์ทำให้ปริมาณการดูดซับน้ำในเมมเบรนและค่าการเลือกสรรคู่แก๊สเพิ่มขึ้น แต่ค่าความสามารถทนต่อแรงดึงและค่าการซึมผ่านแก๊สลดลง ผลการศึกษาพบว่าเมมเบรนที่น่าสนใจ คือ เมมเบรนไคโตซานเชื่อมขวางที่มีปริมาณ ซีโอไลต์ร้อยละ 40 โดยน้ำหนัก โดยที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส และความดัน 1 บาร์ มีค่าการซึมผ่านแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน เท่ากับ 66.8±6.4, 4.0±0.6, 387.5±26.1 และ 7.4±0.6 ตามลำดับ ค่าการเลือกสรรแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อมีเทน ไฮโดรเจนต่อมีเทน และไนโตรเจนต่อมีเทน เท่ากับ 16.5±1.6, 96.9±1.5 และ 1.9±0.1 ตามลำดับ เมื่อใช้เมมเบรนแห้งทดสอบกับแก๊สแห้ง แต่ผลข้างต้นจะเปลี่ยนไปถ้าเมมเบรนและ/หรือแก๊สไม่แห้ง โดยกรณีที่ใช้แก๊สเปียกและเมมเบรนเปียก ค่าการซึมผ่านแก๊สและค่าการเลือกสรรคู่แก๊ส จะเป็น 788.0±17.8 แบเรอร์, 20.6±2.2 แบเรอร์, 2102.1±31.8 แบเรอร์, 33.7±0.9 แบเรอร์, 38.2±0.2, 101.9±0.3 และ 1.6±0.1 ตามลำดับ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research prepared chitosan based membranes for separation of CH4 in biogas. The molecular weight and degree of deacetylation of chitosan were 9.5×105 dalton and 90±5%, respectively. Zeolite A having particle size, surface area and pore size of 2551.6 angstrom, 13.9 m2/g and 0.0137 cm3/g was used. The studied membranes were uncrosslinked chitosan, crosslinked chitosan, uncrosslinked chitosan-zeolite, crosslinked chitosan-zeolite and swollen crosslinked chitosan-zeolite. The crosslinking was done by immersing membrane in 4% by weight of sulfuric acid solution. Zeolite A contents were varied in the range of 0-40% by weight. The membranes were characterized for chemical structure, water uptake, tensile strength, morphology, gas permeability and gas pair selectivity. It was found that water uptake and gas pair selectivity increased with zeolite content. However, tensile strength and gas permeability were decreased. The potential type was 40% crosslinked chitosan-zeolite membrane. Testing dry gas with dry membrane at 30C and 1 bar, the permeabilities of CO2, CH4, H2 and N2 were 66.8±6.4, 4.0±0.6, 387.5±26.1 and 7.4±0.6 barrers, respectively. The selectivities of CO2/CH4, H2/CH4 and N2/CH4 were, 16.5±1.6, 96.9±1.5 and 1.9±0.1, respectively. These were different from those of humidified membrane and/or gas. Those for swollen membrane and wet gas were 788.0±17.8 barrer, 20.6±2.2 barrer, 2102.1±31.8 barrer, 33.7±0.9 barrer, 38.2±0.2, 101.9±0.3 and 1.6±0.1, respectively.

Link to Full Text

Share

COinS