سنتز نانو ذره های سیلیکالیت-1 و بررسی تأثیر تعداد مرحله های جوانه‌نشانی روی پایه‌های جوانه‌نشانی شده برای ساخت غشای زئولیتی با کیفیت بالا

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی

چکیده

در این پژوهش، ابتدا نانو ذره ‌های سیلیکالیت-1 با اندازه متوسط 40 نانومتر به روش هیدروترمال برای جوانه‌نشانی سنتز شدند. با توجه به اینکه جوانه‌نشانی بلور‌های زئولیت بر روی سطح پایه یکی از گام‌های کلیدی در سنتز غشاهای زئولیتی به روش رشد ثانویه محسوب می‌شود، تعداد مرحله ‌های جوانه‌نشانی پایه به روش پوشش عمقی به منظور بالا بردن کیفیت غشاء مورد ارزیابی دقیق قرار گرفت. آزمایش‌های تعیین ویژگی‌ها شامل تجزیه ‌های طیف پراش اشعه ایکس (XRD) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی بوری(TEM)،ایزوترم جذب و دفع نیتروژن، طیف سنجی مادون قرمز (FT-IRوزن سنجی حرارتی (TGA) و گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC)بر روی نانو ذره‌های سنتز شده و پایه‌های جوانه‌نشانی شده صورت گرفت.بررسی تأثیر تعداد مرحله ‌های جوانه‌نشانی بر روی پایه آلومینا نشان داد که تکرار سه مرحله جوانه‌نشانی بهترین پوشش رابر روی پایه ایجاد می ‌کند.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ismail A.F., Ridzuan N., Rahman S.A., Latest Development on the Membrane Formation for Gas Separation, International JournalofScience and Technology, 24, p. 1025 (2002).

[2] Burggraaf A.J., Vroon Z.A.E.P., Keizer K., Verweij H., Permeation of Single Gases in Thin Zeolite MFI Membranes, Journal of Membrane Science, 144, p. 77 (1998).

[3] Li S., Falconer J.L., Noble R.D., SAPO-34 Membrane for CO2/CH4 Separations: Effect of Si/Al Ratio, Journal of Microporous Mesoporous Materials, 110, p. 310 (2008).

[4] Čejka J., Bekkum H.V., Schüth F., “Introduction to Zeolite Science and Practice”, 3rdEd., Elsevier (2007).

[5] Sommer S., Melin T., Falconer J.L., Noble R.D., Transport of C6 Isomers Through ZSM-5 Zeolite Membranes, Journal of Membrane Science, 224, p. 51 (2003).

[6] Gopalakrishnan S., Yamaguchi T., Nakao S., Permeation Properties of Templated and Template-Free ZSM-5 Membranes, Journal of Membrane Science, 274, p. 102 (2006).

[7] Li G., Kikuchi E., Matsukata M., ZSM-5 Zeolite Membranes Prepared from a Clear Template-Free solution, Journal of Microporous Mesoporous Materials, 60, p. 225 (2003).

[8] Bonhomme F., Welk M., Nenoff T., CO2 Selectivity and Lifetimes of High Silica ZSM-5 Membranes, Journal of Microporous Mesoporous Materials, 66, p. 181 (2003).

[9] Hasegawa Y., Watanabe K., Kusakabe K., Morooka S., The Separation of CO2 Using Y-type Zeolite Membranes Ion-Exchanged with Alkali Metal Cations, Journal of Separation and Purification Technology, 22-33, p. 319 (2001). 

[10] Huang A., Lin Y.S., Yang W., Synthesis and Properties of A-Type Zeolite Membranes by Secondary Growth Method with Vacuum, Journal of Membrane Science, 245, p. 41 (2004).

[11] Au L.T.Y., Yeung K.L., An Investigation of the Relationship Between Microstructure and Permeation Properties of ZSM-5 Membranes, Journal of Membrane Science, 194, p. 33 (2001).

[12] Zhang X., Liu H., Yeung K.L., Novel Two-Layered Zeolite NaA-Silicalite-1 Membranes, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66, p. 1034 (2005).

[13] Mallada R., Menéndez M., “Inorganic Membranes: Synthesis, Characterization and Applications”, Elsevier, (2008).

[14] Tomita T., Nakayama K., Sakai H., Gas Separation Characteristics of DDR Type Zeolite Membrane, Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 68, p. 71 (2004).

[15] Xu X., Bao Y., Song C., Yang W., Liu J., Lin L., Synthesis, Characterization and Single Gas Permeation Properties of NaA Zeolite Membrane, Journal of Membrane Science, 249, p. 51 (2005).

[16] Pan M., Lin Y.S., Template-Free Secondary Growth Synthesis of MFI Type Zeolite Membranes, Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 43, p. 319 (2001).

[17] Tang Z., Kim S.J., Gu X., Dong J., Microwave Synthesis of MFI-Type Zeolite Membranes by Seeded Secondary Growth Without the Use of Organic Structure Directing Agents, Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 118, p. 224 (2009).

[18] Xiao W., Chen Z., Zhou L., Yang J., Lu J., Wang J., A Simple Seeding Method for MFI Zeolite Membrane Synthesis on Macroporous Support by Microwave Heating, Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 142, p. 154 (2011).

[19] وفایی م.، موسویان م.، ملک‌پور ا.، احمدی س.، سنتز غشای زئولیتی ZSM-5 با استفاده از روش‌های دانه‌گذاری متفاوت و مقایسه این غشاها در جداسازی ایزومرهای زایلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4) 29، (1389).

[20] Torkaman R., Kazemian H., Soltanieh M., Removal of BTX Compound from Wastewaters Using Template Free MFI Zeolitic Membrane, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 29, p. 91 (2010).

[21] سیستانی س.، احسانی م.، کاظمیان ح.، دیدری م.، سنتز و شناسایی غشاء زئولیتی ZSM-5 از نانو کریستال‌های MFI بدون استفاده از ماده آلی قالب ساز و بررسی خواص جداسازی گازی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2) 1، (1388).

[22] Cheng Y., Li J.S., Wang L.J., Sun X.Y., Liu X.D., Synthesis and Characterization of Ce-ZSM-5 Zeolite Membranes, Journal of Separation and Purification Technology, 51, p. 210 (2006).

[23] Pakizeh M., Omidkhah M.R., Zarringhalam A., Synthesis and Characterization of New Silica Membranes Using Template-Sol-Gel Technology, Journal of Hydrogen Energy, 32, p. 1825 (2007). 

[24] Deckman H.W., Jacobson A.J., Mchenry J.A., Keizer K., Burggraaf A.J, Vroon Z.A.E.P., Czarnetzki L.R., Lai F.W., Bons A.J., Mortier Wilfried Jozef, V., Molecular Sieve Layers and Processes for Their Manufacture, 2006, US Patent 0189476A1.

[25] Welton-Holzer J., McCarthy G., North Dakota State University, Fargo, North Dakota, USA., ICDD Grant-in-Aid, (1989).

[26] Ishizawa N., Miyata T., Minato I., Marumo F., Iwai S., A Structural Investigation of Al2O3 at 2170 K, Acta Crystallographica, Sec. B36, p. 228, (1980).

[27] Winchell hell H., “Microscopic Character of Artificial Inorganic Solid Substances”, 3rdEd., (1964).

[28] Treacy M.M.J., Higgins J.B., “Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites”, first Ed., Elsevier, (2001).

[29] Wee L.H., Wang Z., Mihailova B., Doyle A.M., Organic Functionalization of Silicalite-1 Nanocrystals by Ultrasonic Treatment in Methanol, Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 116, p. 59 (2008).

[30] Venkatathri N., Synthesis and Characterization of a Microcrystalline ZSM-5 Molecular Sieve, Journal of Reaction Kinetics and Catalysis Letters, 91, p. 283 (2007).

[31] Xu R.R., Gao Z., Xu Y., “Progress in Zeolite Science- A China Perspective", World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., (1995).

[32] Bo W., Jian-min S., Hui-qun C., Yu-juan L., Lin F., Synthesis and Catalytic Properties of ZSM-5 Zeolite with Alkyl-polyamine Triethylene-tetramine as Directing Agent, Chemical Journal of Chinese Universities, 25, p. 286 (2009).

[33] Cheng Y., Liao R.H., Li J.S., Sun X.Y., Wang L.J., Synthesis Research of Nanosized ZSM-5 Zeolites in the Absence of Organic Template, Journal of Materials Processing Technology, 206, p. 445 (2008).