پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده چکیده

موضوع تحقیق:

استفاده از حلال‌های یوتکتیک عمیق (DES) برای بهبود عملکرد غشاهای پلیمری در جداسازی گاز CO₂مورد توجه قرار گرفته است. غشاهایی که با استفاده از DES اصلاح می‌شوند، به‌عنوان غشاهای مایع پشتیبانی‌شده (SLM) شناخته می‌شوند.

روش تحقیق:

در این پژوهش، حلال‌های دوجزئی کولین‌کلرید/ اوره و سه‌جزئی کولین‌کلرید/ اوره/ DBU به‌عنوان DES برای بهبود کارایی غشای پلی(‌اتر-قطعه-آمید) (Pebax-1657) در جداسازی گاز CO₂ از CH₄ و N₂استفاده شده‌ است. غشاها به روش تبخیر حلال ساخته شده، با روش‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند.

نتایج اصلی:

نتایج آزمون گاز تراوایی در فشار 2 بار و دمای °C 30 نشان داد که تراوائی گاز CO2 از barrer77.3 در غشای خالص به barrer96.4 در غشای حاوی 10% DES دوجزئی و barrer 101.7 در غشای حاوی 10% DES-DBU سه‌جزئی افزایش یافته است. گزینش‌پذیری‌های CO2/N2 و CO2/CH4 به‌ترتیب از 32.20 و 11.36 در غشای خالص به 38.56 و 13.77 در غشای 10% DES دوجزئی و 40.68 و 14.32 در غشای %10 DES سه‌جزئی بهبود یافت. با افزایش فشار خوراک عملکرد غشاها ارتقا یافت؛ به‌طوری‌که در فشار 10 بار در غشای 10% DES سه‌جزئی تراوئی CO2 به barrer 162.8و گزینش‌پذیری CO2/N2 و CO2/CH4 به 56.13 و20.60 افزایش یافته است. با توجه به اینکه غشای DES سه‌جزئی عملکرد بهتری داشته است، در نهایت درصدهای وزنی مختلفی از DES-DBU در غشای Pebax مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که غشای حاوی ۲۰ درصد وزنی DES سه‌جزئی، بهترین عملکرد را در مقایسه با سایر غشاها داشته است. این غشا در فشار ۲ بار و دمای °C 30، تراوایی گاز CO2را به barrer8/138 و گزینش‌پذیریCO2/N2 و CO2/N2 را به‌ترتیب به 51.46 و 18.80 افزایش داده است. با افزایش فشار به ۱۰ بار، تراوایی CO2 به مقدار barrer 212.5 و گزینش‌پذیری گازهای CO2/N2 و CO2/CH4به‌ترتیب به 40.66 و 60.25 ارتقا یافت که در نهایت این غشا در مقایسه با سایر مطالعات انجام‌شده موفق به عبور از حد رابسون شده است که نشان‌دهنده پتانسیل بالای این غشا در کاربردهای مرتبط با جداسازی گاز CO2 است.