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 تتولید الیاف در مقیاس نانومتری (نانوالیاف) سطح تماس بسیار زیادی را ایجاد می کند و موجب بهبود خواص آن‌ها نسبت به الیاف معمول می‌شود. الکتروریسی یک روش نسبتاٌ ساده و موًثر برای سنتز نانوالیاف با قطرهای مختلف است. با تغییر عوامل تاثیرگذار بر فرایند الکتروریسی شامل متغیرهای محیطی، دستگاهی و محلول، می‌توان الیافی با مورفولوژی مختلف تولید کرد. پلی وینیل الکل (PVA) به دلیل پایداری حرارتی بالا، زیست سازگاری، غیر سمی بودن و حلالیت در آب مورد توجه واقع شده است. افزودن بنتونیت به PVA باعث بهبود خواص آن می شود. در این پژوهش برای تهیه غشاء نانوالیاف PVA و نانوبنتونیت، مقادیر بهینه سه متغیر مؤثر بر فرایند شامل ولتاژ، نرخ تغذیه و غلظت بنتونیت بر اساس موفولوژی و خواص مکانیکی نانوالیاف تعیین شد. نتایج نشان داد که در شرایط ولتاژ kV 11، نرخ تغذیه mL/h 5/0 و غلظت بنتونیت w/w 3% الیافی با مناسب ترین موفولوژی و بیشترین استحکام بدست می آید. در این شرایط نانوالیاف تولیدی قطری برابر 243 نانومتر با انحراف معیار 0551/0 و تحمل کشش MPa 64/7را دارند. نتایج این مطالعه نشان داد که افزودن مقدار کمی بتنونیت به PVA باعث استحکام بیشتر نانوالیاف تولیدی می شود. در اثر افزودن بنتونیت قطر نانوالیاف از 308 به 243 نانومتر کاهش می یابد. بنابراین نانوالیاف کامپوزیتی PVA/نانوبنتونیت تولید شده یک غشا مناسب برای تصفیه آب است.