Regenerasi Solusi Alkanolamine dalam Berbasis Kontaktor Membran di Novel Polynorbornene

Regenerasi Solusi Alkanolamine dalam Berbasis Kontaktor Membran di Novel Polynorbornene

Abstrak — Regenerasi Larutan Alkanolamina Pada Kontaktor Membran Berbasis Novel Polynorbornene — Untuk pertama kalinya, polimer kaca yang sangat permeabel, adisi poli[bis (trimethylsilyl)tricyclononene] (PBTMST), diusulkan untuk digunakan dalam membran gas-cair kontaktor untuk regenerasi cairan penyerapan CO2 (desorpsi CO2). Bahan membran ini memiliki stabilitas kimia yang baik dan sifat penghalang yang tinggi untuk sejumlah alkanolmina (30 wt% larutan MEA, DEA, MDEA, AMP, DEAE atau AEAE) di bawah regenerasi tipikal kondisi (T = 100 C). Studi tentang sifat transportasi gas PBTMST (100 C dan 1-40 bar) menunjukkan bahwa koefisien permeabilitas oksigen, nitrogen dan karbon dioksida awalnya cenderung menurun, dan kemudian turun setelah 6-8 jam pertama pengoperasian.

Perilaku ini dapat dijelaskan dengan parsial relaksasi struktur volume bebas PBTMST, tidak ada degradasi kimia bahan polimer pada suhu tinggi dikonfirmasi oleh analisis IR. Pada saat yang sama, bahan membran ini mempertahankan koefisien permeabilitas gas tinggi yang lebih tinggi daripada bahan konvensional digunakan pada kontaktor membran. Kontaktor membran gas-cair berdasarkan PBTMST padat membran menunjukkan kinerja yang baik dan stabil; khususnya, pemuatan CO2 dalam larutan dietanolamin (30 wt%) dapat direduksi menjadi 0,05-0,34 mol/mol dengan melewatkan tunggal melalui desorber membran pada 100 C dan tekanan tinggi. Tampaknya laju desorpsi di sini terutama dikendalikan oleh fase cair karena penurunan ketebalan membran sebesar 50% (dari 31 menjadi 21 lm) mengarah pada peningkatan Regenerasi DEA hanya sebesar 1,5-8,5%.

PENGANTAR

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian telah difokuskan pada keuntungan dari teknologi baru yang menjanjikan untuk pemurnian aliran gas yang berbeda dari karbon dioksida – kontaktor membran gas / cair untuk penyerapan dan desorpsi CO2. Peredam/desorber membran dapat dianggap sebagai analog dari penyerapan dan kolom desorpsi dengan satu-satunya perbedaan bahwa gas dan fase cair saling kontak melalui membran. Kelayakan penangkapan CO2 oleh kontaktor membran pertama kali disorot pada tahun 1985.

Yang perlu diperhatikan adalah bahwa kontaktor membran menunjukkan banyak manfaat dibandingkan proses industri konvensional yang terutama didasarkan pada kolom yang dikemas. Untuk contoh, luas permukaan spesifik yang tinggi dari kontaktor membran (800-3 000 m2/m3) dan kontrol independen atas gas dan aliran cairan memungkinkan untuk memberikan massa tinggi koefisien transfer, yang beberapa kali lebih tinggi dari proses absorpsi konvensional; lebih-lebih lagi, keuntungan dari pendekatan ini juga terkait dengan pengurangan nyata dalam karakteristik dimensi berat. Aplikasi kontaktor membran yang paling banyak dipelajari adalah penyerapan CO2 dengan menggunakan serat berongga berpori membran berdasarkan polimer hidrofobik seperti:

PolyPropylene (PP), PolyEthylene (PE), Poli[TetraFluoroEthylene] (PTFE) atau Poli[VinyliDene Fluoride] (PVDF). Pendekatan ini memungkinkan seseorang untuk mencapai peningkatan yang nyata dalam kepadatan pengepakan modul membran serta untuk mengurangi transportasi massal perlawanan.

Baru-baru ini, ditunjukkan bahwa serat berlubang PTFE berpori dapat digunakan untuk penyerapan tekanan tinggi CO2 pada 50 bar jika perbedaan tekanan melintasi membran adalah dikontrol dengan ketat. Namun demikian, membran berpori memiliki kelemahan utama untuk operasi jangka panjang karena masalah pori-pori basah. Bahkan pembasahan sebagian pori-pori membran menyebabkan penurunan dramatis dalam transfer massa koefisien melintasi membran dan, sebagai hasilnya, penurunan dalam efisiensi proses penyisihan CO2.

Masalah di atas terkait dengan pembasahan yang tidak diinginkan pori-pori dapat diselesaikan dengan menggunakan membran dengan lapisan selektif tidak berpori berdasarkan polimer hidrofobik. Resistensi tambahan disediakan oleh ini lapisan membran padat dapat dikurangi dengan menggunakan polimer dengan permeabilitas tinggi terhadap CO2.

Jelas, polimer kaca hidrofobik dengan tinggi fraksi volume bebas dapat dianggap menguntungkan bahan membran untuk kontaktor gas/cair.

Misalnya, polimer dengan permeabilitas gas, Poli[1-(TriMethylSilyl)-1-Propyne] (PTMSP), menunjukkan sifat penghalang yang baik terhadap penyerapan kimia industri cairan pada tekanan trans-membran 40 bar tetapi, pada pada saat yang sama, itu permeabel untuk CO2 [21, 24]. Ini kombinasi sifat penghalang membran yang baik dan fluks CO2 yang tinggi menawarkan manfaat nyata untuk gas-cair kontaktor membran, yang dapat digunakan tidak hanya untuk

Penyerapan CO2 tetapi juga untuk regenerasi CO2 cairan absorpsi. Penggantian kolom desorpsi oleh unit desorpsi membran memungkinkan untuk regenerasi cairan absorpsi tanpa depresurisasinya, yaitu tekanan cair di unit desorpsi dapat dipertahankan hampir pada level yang sama dengan kolom absorpsi karena operasi independen aliran gas dan cairan. Akibatnya, konsumsi listrik untuk unit operasi unit dapat dikurangi secara nyata. Karakteristik dimensi bobot yang lebih rendah dari unit desorpsi karena ke area antarmuka gas-cair yang lebih tinggi di membran modul juga tampaknya bermanfaat untuk tekanan tinggi pertunjukan.

Pengembangan lebih lanjut dari pendekatan ini terhambat oleh bermacam-macam terbatas yang tersedia secara komersial membran dan bahan membran dengan bahan kimia tinggi stabilitas dalam penyerap pada suhu tinggi, sifat penghalang yang baik terhadap cairan, dan transportasi gas yang tinggi karakteristik. Oleh karena itu, tujuan dari pekerjaan ini adalah berkaitan dengan evaluasi polimer baru, adisi Poli[3,4-Bis (TriMethylSilyl)Tricyclononene-7] (PBTMST), sebagai bahan membran yang menjanjikan untuk regenerasi cairan penyerapan CO2 pada suhu tinggi tekanan/suhu. Di antara semua kaca terkenal lainnya polimer, bahan membran ini menunjukkan cukup koefisien permeabilitas gas yang tinggi serta kaca yang tinggi suhu transisi (Tg 370 C). Keuntungan tambahan dari PBTMST terkait dengan ketidakhadiran dari setiap ikatan rangkap dalam struktur polimer.

1 BAGIAN EKSPERIMEN

1.1 Polimer

Polimer PBTMST (Tab. 1) disintesis menggunakan sistem katalitik (CH3COO)2Pd/B(C6F5)3 menurut dengan protokol yang dikembangkan dalam TIPS RAS [27]. NS prosedur eksperimental adalah sebagai berikut (3,4-bis (trimethylsilyl)tricyclononene-7/Pd(OAc)2/B(C6F5)3 rasio = 3 000/1/150): 0,06 M larutan toluena dari Pd(OAc)2 (0,1 mL, 0,000556 mmol) dan monomer (0,48 mL, 1,67 mmol) ditambahkan ke wadah yang telah dievakuasi sebelumnya dan ampul kaca bagian bawah berisi argon (5-10 mL) dilengkapi dengan pengaduk magnet. Polimerisasi adalah diawali dengan penambahan larutan toluena 0,09 M B(C6F5)3 (0,94 mL, 0,084 mmol). Campuran reaksi terus diaduk selama 24 jam di ambien suhu. Polimer diendapkan dengan cara diasamkan etanol (etanol: HCl=10:1); kemudian, polimer dipisahkan, dicuci berulang kali dengan etanol dan dikeringkan dalam vakum. Campuran ini dua kali diendapkan kembali oleh etanol dari larutan toluena dan dikeringkan dalam vakum pada 80-90 C sampai diperoleh berat konstan.

1.2 Cairan Penyerapan

Sebagai cairan absorpsi, kami memilih larutan berair alkanolamina, yang banyak digunakan dalam industri sebagai chemisorbents untuk pemurnian campuran gas dari komponen asam. 2-(2-AminoEtilAmino)

Etanol (AEAE) disintesis di laboratorium Pusat JSC Kazanorgsintez (Tatarstan, Rusia). Sebagai penyerap, kami menggunakan MonoEthanolAmine (MEA), DiEthanolAmine (DEA), N-MethylDiEthanolAmine (MDEA), 2-Amino-2-Methyl-1-Propanol (AMP), dan 2-DiEthylAminoEthanol (DEAE) (Sigma Aldrich Chemie Gmbh); tingkat kemurnian mereka tidak kurang dari 99%. Cairan penyerap tidak mengalami pemurnian tambahan. Untuk persiapan 30% berat larutan berair air suling digunakan.

1.3 Persiapan Membran

Membran padat homogen berdasarkan PBTMST disiapkan dengan menuangkan larutan polimer dalam toluena ke penyangga plastik dan dengan pengeringan berikutnya pada suhu kamar dan kemudian di ruang vakum. Ke memberikan relaksasi tegangan tangensial, sampel awalnya direndam dalam n-butanol dan kemudian dalam etanol; kemudian, sampel berulang kali dicuci dengan air-etanol larutan dengan penurunan konsentrasi alkohol secara bertahap. Ketebalan membran diukur pada mikrometer digital Mitutoyo dengan akurasi 20-40 lm.

1.4 Pengukuran Permeabilitas Gas

Permeabilitas gas diukur untuk masing-masing gas (N2, O2, dan CO2) pada suhu kamar dan pada tekanan transmembran 1-40 bar. Area aktif membran adalah 3,79 cm2 . Aliran gas J pada tekanan konstan p diukur dengan metode volume sesuai dengan berikut: 

persamaan:

di mana V adalah volume gas yang melewati membran dengan area aktif S dalam waktu t. Koefisien permeabilitas dinyatakan dalam Barrer (1 Barrer = 10 10 cm3 (normal kondisi).cm/(cm2 .s.Hg cm)).

1.5 Metode Flotasi

Mikroheterogenitas dan fraksi volume bebas dari PBTMST diukur dengan metode flotasi, yang termasuk penimbangan sampel di udara dan dalam cairan yang berbeda. Dalam kasus cairan yang tidak membasahi (air), pengukuran memberikan kerapatan geometrik qg, yang merupakan kerapatan dari seluruh sampel termasuk microvoids. Dalam kasus cairan pembasah (etanol), densitas piknometrik adalah diperkirakan, yang merupakan kepadatan daerah terpadat dari media mikroheterogen karena microvoids dari matriks polimer (elemen volume bebas) diisi dengan molekul cairan yang sesuai. Akibatnya, secara keseluruhan mikroporositas W dari polimer dapat diberikan sebagai:

 di mana qp adalah kerapatan piknometrik film polimer, qg adalah kerapatan geometris film polimer.

1.6 Evaluasi Stabilitas Kimia Polimer

Stabilitas kimia bahan membran dipelajari sebagai berikut: sampel PBTMST dengan ketebalan 20-30 lm direndam dalam cairan penyerapan yang berbeda pada suhu 100 C; waktu pemaparan keseluruhan pada suhu tinggi bervariasi dari 255 hingga 265 jam. Ke lepaskan penyerap untuk analisis lebih lanjut, sampel diizinkan untuk tinggal dalam etanol selama beberapa hari; kemudian, sampel berulang kali dicuci dengan air-etanol larutan dengan penurunan konsentrasi secara bertahap etanol. Kemudian, sampel disimpan dalam air suling dan dikeringkan pada suhu 40 C.

Stabilitas kimia bahan membran setelah penyimpanan mereka dalam cairan penyerapan dipelajari oleh spektroskopi IR. Spektrum IR dari film-film tersebut adalah direkam pada spektrometer FTIR IFS-Bruker 66/Vs di mode transmisi (50 scan, resolusi 2 cm 1 ). Pengukuran dilakukan dalam spektrum wilayah 4000-400 cm 1 dan spektrum IR yang dikumpulkan dianalisis menggunakan perangkat lunak OPUS 6.0 (Bruker).

1.7 Pengujian Kebocoran Membran

Transportasi cairan absorpsi melintasi PBTMST membran dipelajari pada suhu 100 C dan pada tekanan trans-membran 40 bar. Eksperimen dilakukan sesuai dengan prosedur berikut.

Sampel membran yang diuji ditempatkan di sel filtrasi berbentuk kubah (luas permukaan aktif adalah 3,79 cm2 ); kemudian, kompartemen atas sel adalah sebagian diisi dengan cairan penyerapan yang dipilih dan bertekanan dengan karbon dioksida murni hingga 40 bar. Keduanya sel dan kolektor permeat disimpan dalam oven secara berurutan untuk mencegah kondensasi uap penyerap.

1.8 Regenerasi Cairan Penyerapan

Gambar 1 menunjukkan pengaturan eksperimental untuk regenerasi cairan penyerapan (larutan berair 30% berat dari DEA). Kejenuhan penyerap dengan karbon dioksida terjadi di penyerap 5, yang dilengkapi dengan: pengaduk bertekanan tinggi. Penyerapan gas dilakukan Penyetelan desorpsi gas membran: 1) tangki penyerap ramping; 2) menyaring; 3) tabung gas; 4) tangki bensin; 5) penyerap; 6, 7) oven termal; 8) kontaktor membran gas-cair; 9) perangkap dingin; 10) labu pengaman; 11) pengukur aliran gas; 12) tangki penyerap yang diregenerasi + keseimbangan mikro. di bawah laju pengadukan konstan pada suhu 24 C dan 10 bar CO2 menghasilkan pemuatan CO2 awal sebesar 0,98 mol/mol. Kemudian, cairan jenuh di bawah tekanan yang sama disuplai ke dalam garis aliran cairan modul desorpsi membran 8, di mana termal regenerasi penyerap berlangsung pada suhu 100 C. Dalam perjalanan percobaan,

Aliran CO2 meninggalkan garis aliran gas kontaktor di 1 bar, dan laju aliran CO2 diukur dengan aliran meter 11. Kehilangan penyerap diukur dengan pembobotan kondensat dalam perangkap dingin 9 pada 0 C. laju aliran penyerap dalam sel diatur dengan katup jarum.

Jumlah cairan regenerasi yang dikumpulkan dalam kolektor 12 dengan neraca mikro elektronik diperkirakan dengan menimbang. Area aktif membran di modul desorpsi adalah 16,6 cm2

. Ketebalan cairan lapisan dalam modul desorpsi sama dengan 0,1 mm in untuk meminimalkan resistensi difusi.

LAYANAN ADY WATER

Ady Water jual membran RO merek: CSM, VONTRON, LUSO, FILMTEC. 

Ady Water jual membran RO ukuran 50 GPD, 75 GPD, 100 GPD, 200 GPD, 400 GPD, 500 GPD, 1000 GPD, 2000 GPD, 5000 GPD, 10000 GPD, dan ukuran yang lebih besar. 

Ady Water menerima PROJECT untuk instalasi mesin reverse osmosis dan membran reverse osmosis untuk industri. 

Aplikasi membran RO untuk industri AMDK, industri Food & Beverage, Depot Air Minum Isi Ulang, dll. Ada tiga jenis membran RO: SWRO (Sea Water Reverse Osmosis), TWRO (Tap Water Reverse Osmosis), BWRO (Brackish Water Reverse Osmosis)

Nomor WA Sales Yang Mudah Dihubungi

Senang dapat membantu Anda, Semoga kami dapat segera menyelesaikan masalah air yang sedang Anda hadapi. Terimakasih

1. Ghani 0821 2742 4060

2. Yanuar 0812 2165 4304

3. Rusmana 0821 2742 3050

4. Fajri 0821 4000 2080

5. Kartiko 0812 2445 1004

6. Andri 0812 1121 7411

Alamat kantor/gudang Ady Water yang bisa dikunjungi langsung. 

Silahkan Bapak/Ibu mengunjungi alamat kantor/gudang kami. Kami akan melayani Anda dengan senang hati dan semoga dapat membantu masalah air yang sedang Anda hadapi. 

1. Alamat Bandung:

Jalan Mande Raya No. 26, RT/RW 01/02 Cikadut-Cicaheum, Bandung 40194

2. Alamat Jakarta Timur

Jalan Tanah Merdeka No. 80B, RT.15/RW.5 Rambutan, Ciracas, Jakarta Timur 13830

3. Alamat Jakarta Barat

Jalan Kemanggisan Pulo 1, No. 4, RT/RW 01/08, Kelurahan Pal Merah, Kecamatan Pal Merah, Jakarta Barat, 11480

Katalog Ady Water

http://bit.ly/KatalogAdyWater