10590

10590

ساخت و ارزيابي غشاهاي كربني به منظور جداسازي گازها

دكتري

شيمي - فرايندهاي جداسازي

تير 1391

تير 1391

آقاي دكتر تورج محمدي - آقاي دكتر علي مهاجري

با توجه به برخي از محدوديت هاي غشاهاي پليمري، غشاهاي كربني اميدهاي تازه اي براي بسياري از جداسازي هاي گازي توسط غشا به شمار مي روند. در اين پژوهش، نمونه هاي غشا كربني به منظور كاربرد در جداسازي گازها ساخته شد. رزين فنلي به عنوان ماده پيشتاز براي توليد كربن انتخاب شد. نشان داده شد كه كربن حاصل از كربنيزاسيون رزين فنلي در دماي °C‌800 خاصيت غربال مولكولي از خود نشان مي دهد و مي تواند براي جداسازي گاز اكسيژن از نيتروژن مورد استفاده قرار گيرد. همچنين كربن حاصل از كربنيزاسيون در دماي °C‌700 نيز با مكانيسم جذب سطحي و با ظرفيت جذب بالاي ناشي از حجم زياد حفرات، مي‌تواند براي برخي از جداسازي هاي گازها مفيد باشد. ازن دار كردن برخي نمونه هاي كربن، رفتار غربال مولكولي آنها را تضعيف نمود، ليكن ظرفيت جذب برخي گازها مانند دي اكسيد كربن را افزايش داد. روش مورد استفاده براي ساخت غشا، پوشش دادن سطح يك پايه متخلخل توسط محلول رزين فنلي و به دنبال آن خشك كردن، پخت و كربنيزه كردن لايه رزين بود. پايه هاي متعددي از جنس آلومينا، تيتانيا، گرافيت و پايه‌هاي ساخته شده از پودر كربن فعال به همراه يك بايندر، مورد استفاده قرار گرفتند. اين پايه ها در دو فرم استوانه اي و ديسكي مورد استفاده قرار گرفتند. روش‌هاي متعددي از جمله غوطه‌وري و دوراني به منظور پوشش‌دهي بررسي شدند. شرايط مختلف خشك كردن، پخت و كربنيزه كردن مورد بررسي قرار گرفتند. نمونه هاي غشا ساخته شده، از نظر تراوش‌پذيري متان، دي اكسيد كربن و نيتروژن مورد بررسي قرار گرفتند. در تمام موارد، تراوش پذيري بالا به همراه انتخابگري پايين در نمونه ها مشاهده شد كه نمايانگر مكانيسم تركيبي انتقال توده گاز و نفوذ نادسن بود. بررسي ها، وجود ترك هاي فراوان بر روي سطح لايه كربن را نشان دادند. به منظور پيشگيري و يا اصلاح اين عيوب، روش هاي متعدد از جمله تكرار عمليات لايه نشاني - كربنيزاسيون، كنترل سرعت سرد شدن نمونه، كربنيزاسيون در دماهاي پايين و پوشش دهي سطح كربن با يك پليمر تراوا، مورد بررسي قرار گرفتند. اين روش‌ها در پيشگيري/ اصلاح عيوب غشا كربني كارايي كمي از خود نشان دادند. واژه‌هاي كليدي: غشا، كربن، غربال مولكولي، جداسازي گاز، جذب سطحي