Investigation of Carrier Saturation Phenomenon in Facilitated Transport Membranes

การศึกษาปรากฏการณ์การอิ่มตัวของตัวพาในเมมเบรนที่มีการถ่ายโอนมวลแบบแฟซิลิเทต

Name: Porntip Luangrujiwong

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: พรทิพย์ เหลืองรุจิวงศ์

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: Facilitated Transport

; Carrier Saturation

; Carrier Loading

; Carrier Mobility

; การอิ่มตัวของตัวพา

; เมมเบรน

; การถ่ายโอนมวลแบบแฟซิลิเทต

Abstract: This research was performed to investigate carrier saturation phenomenon in facilitated transport membranes by determining the permeation fluxes of unsaturated hydrocarbons through the membranes containing Ag+-ion as a carrier. The effects of carrier loading and complex stability were studied from the permeation experiments of four liquid olefins through Nafion?117 membranes containing either Na+-ion or various amount of Ag+-ion. Single-component facilitated transports of ethylbenzene, styrene, cyclohexene and 1-hexene were carried out using the feed concentrations ranging from 0.5 M to pure. Equilibrium constants of the Ag+-solute complex formation, determined by distribution method, were 0.7, 2.2, 32.0, 129.1 M-1, respectively. Carrier saturation was not found with the membrane incorporated with 2.67 M Ag+-ion. As the carrier concentration was reduced to 0.51 M, increase in the feed concentration beyond 4.5 M had very little effect on ethylbenzene flux, suggesting the onset of carrier saturation. Styrene and cyclohexene underwent the carrier saturation when the carrier loading was 0.25 M, while a complete saturation was not observed with 1-hexene. Extraction of solute from the membranes revealed that less than 50 percent of Ag+-ions were occupied when the carrier saturation occurred. It was also found that the ability of solute to use available Ag+-ions in the membrane was dependent on the equilibrium constant. In addition, the effect of carrier mobility on carrier saturation was observed from measurement of ethylene fluxes through the poly(vinyl alcohol)-based membranes in mobile-carrier and fixed-carrier form. For the membranes containing 0.49 M Ag+-ion, the fluxes obtained from the mobile-carrier membrane were higher than those obtained from the fixed-carrier membrane. It was also found that the fixed-carrier membrane was more susceptible to the carrier saturation than the mobile- carrier membrane. However, the effect of carrier mobility on permeation flux and carrier saturation was not noticed as the carrier concent ration was increased. Finally, the mathematical model proposed by Al-Marzouqi was applied to demonstrate the effects of carrier mobility on permeation flux and carrier saturation. The results from the model were in agreement with the experimental results.

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาปรากฏการณ์การอิ่มตัวของตัวพาในเมมเบรนที่มีการถ่ายโอนมวลแบบแฟซิลิเทต โดยการวัดค่าฟลักซ์ของสารไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัวผ่านเมมเบรนที่มีซิลเวอร์ไอออนเป็นตัวพา วิธีศึกษาทำโดยการวัดค่า การซึมผ่านของโอเลฟินผ่านเมมเบรน Nafion?117 ที่มีโซเดียมไอออนหรือซิลเวอร์ไอออนเป็นองค์ประกอบเพื่อให้ทราบผล ของปริมาณตัวพาและความเสถียรในการเกิดสารประกอบเชิงซ้อน โอเลฟินที่ใช้มี 4 ชนิดคือ เอธิลเบนซีน สไตรีน ไซโคลเฮกซีน และ 1-เฮกซีน สารป้อนคือสารละลายของโอเลฟินแต่ละชนิดในตัวทำละลาย โดยมีความเข้มข้นเริ่มต้นที่ 0.5 โมลาร์ถึงสารบริสุทธิ์ ค่าคงที่สมดุลของการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนระหว่างซิลเวอร์ไอออนและโอเลฟินซึ่งวิเคราะห์ด้วยวิธี distribution method มี ค่าเท่ากับ 0.7, 2.2, 32.0 และ 129.1 ต่อโมลาร์สำหรับเอธิลเบนซีน สไตรีน ไซโคลเฮกซีน และ 1-เฮกซีน ตามลำดับ จากการศึกษา ไม่พบการอิ่มตัวของตัวพาที่ความเข้มข้นของซิลเวอร์ในเมมเบรนเท่ากับ 2.67 โมลาร์ แต่หากลดความเข้มข้นของตัวพาเป็น 0.51 โมลาร์ พบว่าเมื่อความเข้มข้นของสารป้อนสูงกว่า 4.5 โมลาร์ การเพิ่มความเข้มข้นของสารป้อนมีผลต่อการเพิ่มขึ้นของค่าฟลักซ์ ของเอธิลเบนซีนเพียงเล็กน้อย ทั้งนี้เนื่องจากเกิดการอิ่มตัวของตัวพา เมื่อความเข้มข้นของตัวพาเท่ากับ 0.25 โมลาร์ พบว่าสไตรีน และไซโคลเฮกซีนเกิดการอิ่มตัวของตัวพา ในขณะที่ 1-เฮกซีนยังไม่เกิดการอิ่มตัวของตัวพาอย่างสมบูรณ์ ผลจากการสกัดโอเลฟิน ออกจากเมมเบรนแสดงให้เห็นว่าซิลเวอร์ไอออนถูกใช้ในการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนมีน้อยกว่า 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อเกิดการอิ่มตัว ของตัวพา และยังพบว่าความสามารถในการใช้ซิลเวอร์ไอออนในการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับโอเลฟินขึ้นกับค่าคงที่สมดุล นอกจากนี้ยังได้ทำการศึกษาผลของความสามารถในการเคลื่อนที่ของตัวพาที่มีต่อการอิ่มตัวของตัวพาโดยการวัดค่าฟลักซ์ของ เอธิลีนผ่านเมมเบรนโพลิ(ไวนิลแอลกอฮอล์)ที่มีตัวพาแบบเคลื่อนที่ได้และตัวพาแบบอยู่กับที่ สำหรับเมมเบรนที่มีปริมาณซิลเวอร์ ไอออน 0.49 โมลาร์ ค่าฟลักซ์ที่ผ่านเมมเบรนที่มีตัวพาแบบเคลื่อนที่ได้มีค่าสูงกว่าค่าฟลักซ์ที่ผ่านเมมเบรนที่มีตัวพาแบบอยู่กับที่ นอกจากนี้ยังพบว่าเมมเบรนที่มีตัวพาแบบอยู่กับที่จะเกิดการอิ่มตัวของตัวพาได้ง่ายกว่าเมมเบรนที่มีตัวพาที่สามารถเคลื่อนที่ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของตัวพาสูงขึ้น จะไม่พบผลของการเคลื่อนที่ของตัวพาที่มีต่อค่าฟลักซ์และการอิ่มตัวของตัวพา ในตอนท้ายของงานวิจัยนี้ได้นำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ Al-Marzouqi มาใช้เพื่ออธิบายผลของการเคลื่อนที่ของตัวพาที่มี ต่อค่าฟลักซ์และการอิ่มตัวของตัวพา ซึ่งพบว่าผลที่ได้จากการคำนวณโดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์มีค่าสอดคล้องกับผลการ ทดลอง

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Anawat Sungpet

Role: Advisor

Name: Ratana Jiraratananon

Role: Advisor

Name: อนวัช สังข์เพ็ชร

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: รัตนา จิระรัตนานนท์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2005

Modified: 2012-03-04

Issued: 2551-12-25

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

text/plain

ISBN: 9741851316

CallNumber: CHE1738

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1738.pdf	816.04 KB	26	2025-12-09 11:29:35
2	CHE1738ab.pdf	47.74 KB	5	2018-05-10 20:23:23
3	CHE1738abth.txt	3.45 KB	4	2018-05-10 20:23:24
4	CHE1738aben.txt	3.46 KB	4	2018-05-10 20:23:25

ใช้เวลา

0.050524 วินาที