محققان دانشگاهی برای جداسازی رطوبت از گاز طبیعی در فرایندهای پالایش گاز، به ساخت و بررسی نوعی نانوغشای سرامیکی اقدام کردند. نانوغشای ساخته‌شده از مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی برخوردار است و در صورت استفاده، بازده فرایند رطوبت‌زدایی از گاز افزایش و میزان مصرف انرژی کاهش خواهد یافت.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، غشاها به دو دسته‌ی معدنی و غیرمعدنی تقسیم می‌شوند. یکی از انواع
غشاهای معدنی، غشای زئولیتی است. با تنظیم اندازه‌ی حفرات زئولیت بین دو
اندازه‌ی مولکول، می‌توان مولکول‌ها را با میزان ضریب جداسازی بسیار بالا
از یکدیگر جدا کرد. هدف اصلی این تحقیق، سنتز غشای زئولیتی با اندازه حفرات بین مولکول‌های آب و متان، به‌منظور رطوبت‌زدایی از گاز طبیعی بوده است. به گفته‌ی دکتر سعید شیرازیان، مجری طرح، فرآیندهای متداول رطوبت‌زدایی
از گاز متان، عمدتاً شامل جذب و یا جذب سطحی است. این روش‌ها دارای معایب
متعددی ازجمله مصرف بالای انرژی و اثرات مخرب زیست‌محیطی هستند. وی بیان کرد: این در حالی است که می‌توان غشاهای زئولیتی را به دلیل
مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا و همچنین خاصیت غربال مولکولی به‌عنوان
جایگزین فرآیندهای مرسوم رطوبت‌زدایی انتخاب کرد. شیرازیان توضیح داد: استفاده از غشاهای زئولیتی در صنعت پالایش نفت و
گاز، منجر به افزایش بازده جداسازی، کاهش میزان هدر رفت گاز طبیعی، کاهش
مصرف انرژی و کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی فرآیندهای رایج پالایش گاز
می‌شود. وی افزود: به‌طور کلی، علاوه بر رطوبت‌زدایی از گاز طبیعی، فرآیندهای
جداسازی غشایی کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف مانند نفت، گاز، پتروشیمی،
تصفیه‌ی آب، داروسازی، صنایع غذایی و ... دارند. به گفته‌ی شیرازیان، دلیل انتخاب غشاهای زئولیتی از خانواده LTA، ویژگی
آب دوستی، سادگی سنتز و امکان تغییر در ساختار آن بوده است. نانوغشاها
به‌صورت مرکب و بر روی پایه‌ی سرامیکی متخلخل از جنس آلفا آلومینا و به روش
رشد ثانویه سنتز شدند. وی ادامه داد: پس از سنتز، با استفاده از محلول کلرید پتاسیم و عملیات
تعویض یون در ساختار غشاها، اندازه حفرات این نانوغشاها تنظیم گردید.
ساختار نانوغشاهای سنتز شده به کمک دستگاه‌های SEM، XRD و EDX مورد ارزیابی
قرارگرفته است. درنهایت نیز با عبور بخار آب مخلوط با گاز متان، به عنوان
مدلی از گاز طبیعی، عملکرد این غشا بررسی‌شده است. لازم به توضیح است که غشاهای زئولیتی دارای اندازه‌ی حفراتی بین 3 الی
10 آنگستروم هستند. در این طرح با تعویض یونی و تغییر کاتیون در ساختار
زئولیت، حفرات زئولیت LTA به اندازه 3 آنگستروم تقلیل یافته است. آزمون‌های
تراوش بخار آب و متان مؤید تنظیم موفقیت‌آمیز حفرات غشا بوده است. نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Journal of Industrial and Engineering
Chemistry (جلد 22، شماره 1، سال 2015، صفحات 132 تا 137) منتشرشده و حاصل
همکاری دکتر سعید شیرازیان- دانش‌آموخته‌ی مهندسی شیمی از دانشگاه علم و
صنعت ایران- و دکتر سید نظام‌الدین اشرفی زاده- عضو هیأت علمی این دانشگاه-
است. علاقه‌مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه فناوری نانو
معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری می‌توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات
ISI مراجعه کنند.
