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Separation of VOCs from N2 using poly(ether block amide) membranes

Authors


Abstract

This work deals with the separation of volatile organic compounds (VOCs) from nitrogen streams for organic vapour emission control by poly(ether block amide) membranes. As representative air pollutant VOCs, n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, acetone, dimethyl carbonate, and methyl tert-butyl ether were used in this study. The separation of both binary VOC/N2 and multicomponent VOCs/N2 gas mixtures was carried out, and the membranes exhibited good separation performance. A VOC concentration of more than 90 mol% was achieved at a feed VOC concentration of 5 mol%. It was found that the permeances of the VOCs were mainly dominated by their solubilities in the membrane, whereas the permeance of N2 was affected by the presence of the VOCs. The permeance of N2 in the VOC/N2 mixtures was shown to be higher than pure N2 permeance due to membrane swelling induced by the VOCs dissolved in the membrane. Nevertheless, theVOC/N2 selectivity increased with an increase in the feed VOC concentration. Among the VOCs studied, the membrane showed a higher permeance to alcohol VOCs than paraffin VOCs. The effects of feed VOC concentration, temperature, stage cut, and permeate pressure on the separation performance were investigated.

Abstract

Ce travail porte sur la séparation des composés organiques volatils (COV) présents dans des courants d'azote pour le contrôle des émissions de vapeur organique par des membranes de poly(éther amide bloc). Comme polluants atmosphériques représentatifs des COV, on a utilisé dans cette étude le n-pentane, le n-hexane, le cyclohexane, le n-heptane, le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, le n-butanol, l'acétone, le carbonate de diméthyle et le méthyl tertio-butyl. On a procédé à la séparation du mélange de gaz de COV/N2 binaire et du mélange de gaz multicomposant COV/N2, et les membranes montrent une bonne performance de séparation. Une concentration de COV de plus de 90% en poids moléculaire a été obtenue à une concentration d'alimentation de COV de 5% en poids moléculaire. On a trouvé que les perméances de N2 était sensibles à la présence de COV. La perméance de N2 dans les mélanges de COV/N2 s'avère plus élevée que la perméance du N2 pur en raison du gonflement de la membrane provoqué par les COV dissous dans la membrane. Néanmoins, la sélectivité des COV/N2 augmente avec la concentration de COV d'alimentation. Parmi les COV étudiés, la membrane montre la plus haute perméance aux COV d'alcool qu'aux COVde paraffine. Les effets de la concentration de COV d'alimentation, de la température, la coupure de phase et la pression des perméats ont été étudiés.

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