12309

12309

ساخت غشا ماتريس آميخته با پركن هاي چارچوب فلز-آلي (metal-organic framework)

كارشناسي ارشد

شيمي - فرآيندهاي جداسازي

مهر ماه 1392

مهر ماه 1392

دكتر تورج محمدي

دكتر اميد بختياري

چكيده يكي از فرآيندهاي جداسازي مورد توجه در سال¬هاي اخير استفاده از غشا براي جداسازي گازها است. هم اكنون غشاهاي پليمري در صنعت مورد استفاده هستند ولي بزرگ¬ترين ضعف اين غشاها علاوه بر پايداري شيميايي پايين، وابستگي تراوش¬پذيري و گزينش¬گري آن¬ها به يكديگر است و افزايش يكي در ازاي كاهش ديگري مي¬باشد. يكي از روش¬هاي حل اين مشكلات، ساخت غشاهاي ماتريس آميخته است. البته وجود مشكلاتي چون تمايل اندك بين دو فاز پليمري و غيرآلي و ايجاد كانال¬هاي غير دلخواه و تنوع ساختاري كم فازهاي غيرآلي در ساخت اين دسته از غشاها با استفاده از پركن¬هاي قديمي همانند زئوليت¬ها، كربن فعال و سيليكا باعث شده است پژوهشگران به استفاده از پركن¬هاي جديد مانند چارچوب فلز-آلي روي بياورند. در اين پژوهش چندين نمونه غشا ماتريس آميخته با پلي¬ايميد شيشه¬اي متريميد 5218 به عنوان فاز پليمر و MIL-101 و NH2-MIL-101(Al) از خانواده چارچوب¬هاي فلز-آلي به عنوان فاز پركن با روش قالب¬گيري محلول ساخته شده¬اند. آزمايشات جذب و تراوش گازهاي خالص CO2، CH4 و N2 به ترتيب بر روي پودرهاي پركن¬ها و غشاهاي پليمري و ماتريس آميخته انجام شده¬اند. براي بررسي ساختار پودرها و غشاها آزمون¬هاي XRD و SEM نيز انجام شده است. پودرها همان¬طور كه انتظار مي¬رود جذب بهتري را براي كربن دي اكسيد نسبت به متان و نيتروژن نشان مي‌دهند. اندازه‌گيري‌هاي تراوش گازي نشان داد كه بهترين عملكرد افزودن MIL-101، در بارگذاري 10% وزني است. براي جفت گازهاي CO2/CH4 و CO2/N2 تراوش-پذيري كربن دي¬اكسيد 7/56% و گزينش‌گري به ترتيب 6/58% و 6/55% نسبت به پليمر خالص افزايش مي¬يابد. در بارگذاري 10% وزني از نانو پودر به هم چسبيده NH2-MIL-101 افزايش تراوش¬پذيري و كاهش گزينش¬گري مشاهده مي¬شود. اما با افزايش بارگذاري تغيير مشخصي در عملكرد جداسازي غشاها ديده نمي‌شود. در بارگذاري 10% وزني تراوش¬پذيري كربن دي اكسيد 5/28% نسبت به پليمر خالص افزايش مي‌يابد. واژه¬هاي كليدي: غشا ماتريس آميخته، چارچوب¬هاي فلز-آلي، جداسازي گازي CO2/CH4، جداسازي گازيCO2/N2