การพัฒนาเยื่อแผ่นโซเดียมอะลูมินาซีโอไลต์เพื่อแยกน้ำจากเอทานอล

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%)