پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده تراوایی و انتخاب­پذیری دو عامل مهم در استفاده از غشاهای پلیمری در فرآیندهای جداسازی گاز هستند. لذا امروزه اصلاح و بهبود غشاها جهت افزایش این دو پارامتر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور بهبود عملکرد غشاهای پلیمری، به سنتز غشاهای مرکب دو جزیی متشکل از Pebax^®1657 و PVA در جداسازی گاز CO₂ پرداخته شد و اثرات ناشی از درصدهای وزنی متفاوت PVA در شبکه پلیمر Pebax بر ساختار، مورفولوژِی و خواص گاز تراوایی غشاهای حاصله مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییر در پیوندهای شیمیایی، میزان بلورینگی و مورفولوژی سطح مقطع غشاها به ترتیب به وسیله طیف سنجی مادون قرمز(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی(FESEM) و آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC) بررسی شد. نتایج آزمون حرارتی حاکی از افزایش بلورینگی و دمای انتقال شیشه­ای در ازای افزودن 5 الی 15 درصد وزنی PVA بوده است. اما با افزایش محتوی PVA به 20درصد وزنی، بلورینگی کاهش یافت. تصاویر میکروسکوپی برای غشا Pebax خالص یک سطح مقطع یکنواخت و عاری از هرگونه عیب و نقص را نشان داده است اما با افزودن PVA، شیارها و ساختارهای غارگونه­ای در سطح مقطع غشاهای مرکب مشاهده شد. عملکرد غشاها در جداسازی CO₂/N₂ غشاها با استفاده از سامانه حجم ثابت در دمای°C 30 و فشار خوراک 2، 6 وbar10 اندازه­گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که تراوایی CO₂ در غشاهای مرکب با افزایش محتوی PVA در غشا Pebax بهبود یافت. به طوری که بهترین تراواییCO₂ برابر با Barrer 204.64 بوده است که در فشار bar 10 و توسط غشای Pebax/PVA (20 wt.%) حاصل شد. علاوه بر این غشای مرکب حاوی 15 درصد وزنی PVA بیشترین گزینش پذیری CO₂/N₂ را با مقدار 100.21 و در فشار bar 10 و دمای °C30 نشان داد.

چکیده در این مطالعه به بررسی غشاهای شبکه ترکیبی سه جزئی متشکل از Pebax^®1657، PEG200 و چارچوب های MIL-53(Al) در جداسازی گاز CO₂ پرداخته شد و اثرات ناشی از درصدهای وزنی متفاوت PEG-200 و MIL-53(Al) در شبکه پلیمر Pebax بر ساختار، تراوایی گاز و انتخاب‌پذیری غشاها مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی ساختاری، میزان بلورینگی و خواص حرارتی غشاهای ساخته شده، به ترتیب از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) و آزمون گرماوزن سنجی (TGA) استفاده شد. همچنین آزمون طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) جهت بررسی پیوندهای ایجاد شده در ساختار غشاها مورد استفاده قرار گرفت. در تصاویر میکروسکوپی، پخش مناسب ذرات در شبکه پلیمر و سطح یکپارچه غشاها قابل رویت بوده که نشان از ساختاری مناسب و تا حد امکان عاری از عیوب می باشد. نتایج آزمون‌های حرارتی حاکی از افزایش بلورینگی و دمای گذر شیشه‌ای در ازای افزودن ذرات MIL-53 بوده است. تراوایی گازهای خالص دی‌اکسید کربن و متان در دمای °C30 و در محدوده فشاری 2 تا bar 10در غشاهای Pebax خالص، Pebax/PEG و Pebax/PEG/MOF مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. نتایج گازتراوایی نشان داد، در فشار bar 10، تراوایی گاز دی‌اکسید کربن از barrer 6/133 در غشای خالص به barrer 7/311 (به میزان 134%) در غشای حاوی 10 درصد وزنی MIL-53 افزایش یافت.