11075

11075

وساخت غشاي نانوكامپوزيت پلي وينيل الكل (PVA)- نانو لوله كربن (CNT) به منظور جداسازي آب از ايزو پروپانول از طريق فرايند تراوش تبخيري

كارشناسي ارشد

شيمي

فروردين ماه 1390

فروردين ماه 1390

دكتر تورج محمدي

دكتر افشين پاك

چكيده خصوصيات ساختاري و جداسازي غشاهاي پلي وينيل الكل (PVA) كه در آن ها از نانو لوله هاي كربن (CNTs) استفاده شده است، گزارش شده است. نانو لوله هاي كربن با روش نشاندن بخار شيميايي (CVD) و با استفاده از فروسن به عنوان كاتاليست و سيكلوهگزانول به عنوان منبع كربني سنتز شده است. اسيد نيتريك به منظور عاملدار كردن نانو لوله هاي خام استفاده شده است. نانو لوله هاي كربن خام و عاملدار شده با استفاده از آناليز هاي SEM، TEM، FTIR و ميكروسكوپ نوري مورد ارزيابي قرار گرفتند. از آنجائيكه نانو لوله هاي كربن، ذات آبگريزي دارند، اسيد شويي مي تواند خصوصيات آبدوستي آن ها را بهبود بخشد و كمك كند تا بهتر در ماتريس PVA پخش شوند. مشاهدات FESEM تاييد مي كند؛ كه نانو لوله هاي اسيد شويي شده به خوبي با PVA برهم كنش مي دهند. همچنين نتايج FESEM نشان مي دهد؛ زماني كه مقدار نانو تيوب ها از 2 % وزني در پليمر PVA تجاوز مي كند، نانو لوله ها شروع به تجمع كردن مي كنند كه علت آن وجود نيروهاي واندروالس بين نانولوله ها مي باشد. نتايج آناليز DSC و كشش تاييد مي كنند كه به كارگيري نانو لوله هاي كربني در غشاهاي PVA موجب افزايش خصوصيات حرارتي و مكانيكي غشاها مي شود. غشاهاي نانو كامپوزيت ساخته شده در فرايند تراوش تبخيري به منظور آبزدايي از ايزوپروپانول به كار گرفته شدند. نتايج جداسازي نشان داد كه به كارگيري 2% وزني نانو لوله كربني در غشاي PVA گزينش پذيري آب را از 119 به 1794 افزايش مي دهد. به كارگيري نانو لوله هاي كربن باعث فشرده شدن و سخت شدن ماتريس PVA و همچنين كاهش حجم آزاد آن مي شود. همچنين نفوذ پذيري آب با سخت شدن زنجيره هاي پليمر در غشاهاي نانو كامپوزيت كاهش مي يابد. تاثير درصد وزني آب در خوراك بر روي عملكرد غشاهاي نانو كامپوزيت PVA-CNTs مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش مقدار آب در خوراك باعث افزايش نفوذ پذيري و كاهش گزينش پذيري آب مي شود. غشاهاي PVA به علت وجود گروه هاي OH و برهم كنش قوي با مولكول هاي آب، خصوصيات آبدوستي بالايي از خود نشان مي دهند. در نتيجه حجم آزاد پليمر در حضور آب افزايش مي يابد و اين نيز موجب افزايش نفوذ پذيري مي شود. افزايش حجم آزاد باعث مي شود تا مولكول هاي آب و ايزوپروپانول با آساني بيشتري از غشا عبور كنند و همين امر موجب كاهش گزينش پذيري آب مي شود. تاثير دماي خوراك بر روي نفوذ پذيري و گزينش پذيري آب نيز در اين پژوهش مورد مطالعه قرار گرفت. افزايش دما باعث افزايش حركت زنجيره هاي پليمري و در نتيجه افزايش حجم آزاد ماتريس پليمري مي شود. افزايش حجم آزاد ماتريس پليمري، عبور نفوذكننده ها از ميان محيط پليمر را تسهيل مي كند. در نتيجه نفوذ پذيري آب و ايزوپروپانول افزايش و گزينش پذيري آب كاهش مي يابد. واژه‌هاي كليدي: غشاي نانو كامپوزيت، نانو لوله هاي كربن، عاملدار كردن، پلي وينيل الكل، تراوش تبخيري