فرايندهاي جداسازي در صنايع نفت و گاز از اهميت بالايي برخوردار هستند. در صنايع مذكور جداسازي هايي مانند جداسازي پروپيلن از پروپان و كربن دي اكسيد از متان با استفاده از روش هاي مرسوم و پرهزينه مانند تقطير انجام مي شود. فرايندهاي جذب سطحي به عنوان فرايندهايي كه در صنعت به بلوغ خود رسيده اند، مي توانند به عنوان روش هاي مطلوب براي جداسازي هاي مذكور انتخاب شوند؛ به شرطي كه جاذب هاي كارآمد براي طراحي سيستم هاي جذب سطحي صنعتي، يافت شوند. پيدا كردن جاذب هاي مناسب با بررسي تعادل و سينتيك جذب سطحي گازها در جاذب حاصل مي شود. به اين منظور معمولا از دستگاه هاي وزن سنجي و حجم سنجي گران قيمت خارجي استفاده مي شود. در اين اختراع سامانه اندازه گير به دليل استفاده از روش حجم سنجي (مانومتري) به جاي وزن سنجي، نيازي به ترازوهاي دقيق و گران قيمت نداشته و بنابراين با قيمت خيلي پايين تر از نمونه هاي خارجي طراحي، ساخته و راه اندازي شد. اين سامانه شامل سنسورهاي فشار مي باشد به طوري كه داده هاي فشار توسط پردازنده ديجيتال خوانده و سپس به كامپيوتر منتقل شده و فشار بر حسب زمان به صورت فايل اكسل ذخيره مي شود. با استفاده از داده هاي ذخيره شده، سينتيك و تعادل جذب سطحي گاز مد نظر بررسي مي شود.

در طرح حاضر، سنتز و تعيين مشخصات زئوليت SSZ-13 در جذب سطحي CO2 و CH4 مورد بررسي قرار گرفت كه براي اولين بار سنتز اين زئوليت در محيط فلورايد و به روش هيدرو ترمال انجام شد. از آناليز هاي XRD و تصوير برداري با ميكروسكوپ الكتروني رويشي (SEM) جهت تاييد ساختار كريستالي و مورفولوژي كريستالها و همچنين آناليز PSA براي تعيين توزيع اندازه ذرات استفاده گرديد. سپس بررسي جذب تعادلي و ايزوترم‌هاي گاز كربن‌دي‌اكسيد و متان به صورت خالص در دماي 298 كلوين در فشار 0 تا 2 بار براي جاذب SSZ-13 انجام گرفت. مقدار جذب دي اكسيد كربن روي زئوليت SSZ-13 در دماي 298 كلوين و فشار 22/1 بار برابر 34/2 ميلي مول بر گرم و براي متان در همين دما و فشار 5/1 بار برابر 65/0 ميلي مول مول بر گرم مي باشد كه اين به دليل قطبي بودن مولكول دي اكسيد كربن و اندازه كوچكتر آن (3/3 آنگستروم) نسبت به متان (8/3 آنگستروم) است كه باعث جذب بيشتر آن مي شود. زئوليت SSZ-13 مي تواند در فرآيندهايي مانند جذب سطحي و غشا كاربرد داشته باشند كه در شيرين سازي گاز طبيعي و جداسازي گازها، خالص سازي هوا يا به عنوان كاتاليست مثلا براي خروجي اگزوز ماشين ها به دليل پايداري حرارتي بالاي آن كه به دليل سطح ويژه بالا و ساختار حلقوي هشت عضوي آن ايجاد مي شود مورد استفاده قرار گيرد. همچنين به عنوان كاتاليست در تبديل متانول به الفين ها و فرآيندهاي كراكينگ و هيدرو كراكينگ و واكنشهاي تبديل الفين ها و آروماتيكها مي تواند كاربرد داشته باشد.

در اختراع حاضر، جاذب هاي تيتانوسيلكاتي (ETS-4 و ETS-10) تحت شرايط هيدروترمال و با روش نوين و با استفاده از TiCL3 به عنوان منبع تيتانيوم، سيليكات سديم به عنوان منبع سيليكا در محيط فلورايد سنتز گرديد. پودر سنتز شده نهايي با استفاده از آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) مشخصه يابي شد. با استفاده از تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورفولوژي، و طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) تركيب عناصر پودرهاي سنتز شده به دست آمد. جاذب هاي تيتانوسيليكاتي مذكور به دليل قابليت غربال مولكولي ويژگي هاي قابل توجهي در جداسازي گازها از خود نشان مي دهند به طوريكه در جداسازي هاي مهمي چون نيتروژن/ متان، اكسيژن/ آرگون، اولفين ها / پارافين ها، اكسيژن/ نيتروژن، دي اكسيد كربن/ متان و اتان مي توانند مورد استفاده قرار بگيرند. علاوه بر آن جاذب هاي مذكور به دليل خاصيت تبادل يوني مي توانند در حذف فلزات سنگين نظير كروم، جيوه، آرسنيك و ... از محلول هاي آبي نيز مورد استفاده قرار گيرند.

در طرح حاضر، غشاهاي زمينه مختلط PEBAX1657-DD3R با روش قالب گيري محلول جهت استفاده¬ي همزمان از خواص پليمر PEBAX1074 و زئوليت DD3R در جداسازي CO2/CH4 ساخته شد و براي اولين بار از حلال DMF براي تهيه¬ي محلول پليمري PEBAX1074 استفاده شد. از تست¬هاي‌ تراوايي گاز خالص و تصويربرداري با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) جهت ارزيابي غشاها استفاده شد. سپس عملكرد غشاها در فشارهاي عملياتي bar7-3 و درصد¬هاي وزني متفاوت از زئوليت 20-0 درصد (وزني/وزني) مورد بررسي قرار گرفت. غشاهاي زمينه مختلط حاوي %1 و %5(وزني/وزني) زئوليت در فشار bar7 و دماي C°30 با دارا بودن ضرايب تراوايي Barrer251 و Barrer188 براي گاز خالص CO2 و انتخابگري ايده‌آل 27 و 39 براي CO2/CH4، توانسته¬اند در قسمت بالاي منحني روبسن 1991 در محدوده¬ي عملكرد بهينه قرار بگيرند. غشاهاي PEBAX1074-DD3R مي¬توانند در انواع مختلف كاربردها از قبيل شيرين سازي گاز طبيعي و جداسازي گاز، دي اكسيد كربن از هوا و ساير فرايندهاي جداسازي مورد استفاده قرار گيرند.

در اين اختراع پودر زئوليتي DD3R با استفاده از روش هيدروترمال توليد شد و تمهيدات لازم براي توليد پودري با كيفيت بالا در نظر گرفته شد. براي توليد پودر زئوليتي DD3R از منبع سيليكاي TMOS، 1-آدامانتان آمين، اتيلن دي آمين و آب مقطر استفاده شد. به منظور تهيه محلول سنتز پودر زئوليتي DD3R از روش اكستر اصلاح شده براي اولين بار در ايران استفاده شد به طوريكه با اعمال يك سري تغييرات و تمهيدات لازم، روند توليد بهينه اي مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه و در مرحله بعد براي كاهش مدت زمان قرار گرفتن محلول سنتز پودر زئوليتي DD3R در داخل اتوكلاو از 25 روز به 4 روز از پودرهاي توليد شده در مرحله اول استفاده شد به طوريكه براي اولين بار در ايران و در سطح بين المللي در مرحله دوم نيز براي آماده سازي محلول توليد پودر زئوليتي DD3R از منبع سيليكاي يكسان با مرحله اول (TMOS) استفاده شده است. لازم به ذكر است كه براي بهبود اختلاط داخلي در درون اتوكلاو از يك قطعه تفلون نسوز به شكل مگنت استفاده شد. همچنين در تهيه محلول توليد پودر زئوليتي DD3R براي اولين بار در كشور از قالب ارزان قيمت و قابل دسترس استفاده شده است. نتايج آناليز دستگاهي XRD و SEM براي هر دو پودر زئوليتي توليد شده (در مدت 25 روز و 4 روز) نشان داد كه هر دو روش منجر به توليد پودر زئوليتي DD3R با كيفيت بسيار مناسب گرديد.

در اختراع حاضر، تيتانوسيلكات ETS-4 تحت شرايط هيدروترمال، با روشي نوين و با استفاده از تيتانيل سولفات جامد با گريد تجاري به عنوان منبع تيتانيوم و سيليكات سديم به عنوان منبع سيليكا براي اولين بار در محيطي عاري از يون فلورايد ساخته شد. ساخت جاذب با تركيب نسبت هاي مولي متفاوت مواد اوليه مورد مطالعه قرار گرفت. پودر سنتز شده نهايي با استفاده از آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) مشخصه يابي شد. با استفاده از تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورفولوژي پودرهاي سنتز شده به دست آمد. تيتانوسيليكات ETS-4 مذكور به دليل قابليت غربال مولكولي ويژگي هاي قابل توجهي در جداسازي گازها از خود نشان مي دهند به طوريكه در جداسازي هاي مهمي چون نيتروژن/ متان، اكسيژن/ آرگون، اولفين ها / پارافين ها، اكسيژن/ نيتروژن، دي اكسيد كربن/ متان و اتان مي توانند مورد استفاده قرار بگيرند. علاوه بر آن جاذب مذكور به دليل خاصيت تبادل يوني مي توانند در حذف فلزات سنگين نظير كروم، جيوه، آرسنيك و ... از محلول هاي آبي نيز مورد استفاده قرار گيرد.