27093

ساخت غشاي ماتريس آميخته پلي وينيل الكل حاوي نانوذرات هيبريدي گرافن اكسايد/زئوليت به منظور استفاده در فرآيند آبزدايي از الكل به روش تراوش تبخيري

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1398-1401

1401/6/22

دكتر تورج محمدي

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش، ابتدا نانوذره ي آبدوست هيبريدي زئوليت NaP/گرافن اكسايد مبتني بر زغال چوب با استفاده از روش هيدروترمال آماده سازي شد. سپس، از اين نانوهيبريد، در شبكه ي پليمر پلي وينيل الكل داراي اتصالات عرضي، جهت بهبود خواص و عملكرد غشاي پلي وينيل الكل در فرآيند تراوش تبخيري استفاده شد. غشاهاي ماتريس آميخته ي بدست آمده، براي آبزدايي از ايزوپروپانول به روش تراوش تبخيري مورد استفاده قرار گرفتند. عملكرد اين غشاها از طريق بررسي شار كلي، شار جزئي اجزا و ضريب جداسازي مورد بررسي قرار گرفت. اثر حضور نانوهيبريد NaP/GO به عنوان پركننده در شبكه ي پليمر در درصدهاي وزني مختلف 0/1، 0/2، 0/3، 0/5 و 0/7 مورد ارزيابي قرار گرفت و با غشاي بدون نانوذره مقايسه شد. در 50 درجه سانتيگراد مناسب ترين عملكرد توسط غشاي داراي 0/5 درصد وزني نانوهيبريد ارائه شد كه ضريب جداسازي آن برابر 340 و شار عبوري از آن برابر 0/18 كيلوگرم بر متر مربع بر ساعت به دست آمد. براي غشاي PVA خالص، ضريب جداسازي برابر با 201 به دست آمد و اين به معناي 70 درصد بهبود در گزينش پذيري غشا است. با در نظر گرفتن اين نتايج، مي توان گفت كه غشاهاي ماتريس آميخته ي پلي وينيل الكل حاوي نانوذرات هيبريدي زئوليت NaP/گرافن اكسايد مبتني بر زغال چوب، مي توانند ويژگي هاي مناسبي را براي فرآيندهاي سبز مانند خالص سازي ايزوپروپانول با مصرف انرژي كمتر فراهم كنند.

1401/07/16

Fabrication of polyvinyl alcohol mixed matrix membrane containing graphene oxide / zeolite hybrid nanoparticles for use in alcohol dehydration process by pervaporation method

9/13/2023 12:00:00 AM

Hydrophilic NaP zeolite/charcoal-based graphene oxide (NaP/GO) nanohybrid was synthesized and incorporated in cross-linked poly (vinyl alcohol) (PVA) matrix. The mixed matrix membranes (MMMs) fabricated by green solvent were used for dehydration of isopropanol by pervaporation (PV). PV performance of the fabricated membranes was investigated by permeate flux, partial flux of components, separation factor, and pervaporation separation index (PSI). The NaP/GO nanohybrid was incorporated in PVA matrix at concentrations of 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, and 0.7 wt% and the performance of the fabricated MMMs was compared with the neat PVA membrane performance. In addition, the fabricated membranes were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermo-gravimetric analysis (TGA), and water contact angle (WCA) and degree of swelling (uptake) measurements. At 50 °C, the MMM containing 0.5 wt% NaP/GO nanohybrid with separation factor of 340 and permeate flux of 0.18 kg.m-2.h-1 exhibited suitable performance, while separation factor of the neat PVA membrane was measured as 201, meaning a considerable improvement in the membrane performance, especially in the case of membrane selectivity. Considering these promising results, it can be said that the PVA MMM containing NaP/GO nanohybrid can provide suitable properties for green processes such as isopropanol purification.

پلي وينيل الكل , تراوش تبخيري , ايزوپروپانول , آبزدايي , غشاي ماتريس آميخته , زئوليت NaP , گرافن اكسايد

Poly (vinyl alcohol) , Pervaporation , Isopropanol , Dehydration , Mixed Matrix Membrane , NaP Zeolite , Graphene Oxide (GO)

Mohammad Hosein Moghadasin

Dr. Toraj Mohammadi