15090

15090

مدل‌سازي رياضي غشاهاي نانوكامپوزيت پليمري حاوي نانوذرات ناتراوا

كارشناسي ارشد

فرآيندهاي جداسازي

آبان ماه 1394

آبان ماه 1394

دكتر تورج محمدي

شيمي

چكيده غشا در يك فرآيند جداسازي غشايي، قلب يك فرآيند است و ميزان موفقيت¬آميز بودن فرآيند را فاكتورهاي توانايي غشا در جدا كردن اجزايي كه بايد از غشا بگذرند، تعيين مي¬كند. در اين ميان غشاهاي نانوكامپوزيت پليمري- غيرآلي، همواره مورد توجه بسياري از محققان بوده¬اند. اين نوع از غشاها در واقع همان غشاهاي پليمري¬اند كه ذرات غيرآلي ناتراوا با ابعاد نانو و مولكولي در شبكه¬ي پليمري آن¬ها توزيع مي¬شوند و داراي مجموعه¬اي از خصوصيات پليمر يعني انعطاف¬پذيري و فرآيندپذيري بالا و خصوصيات غيرآلي همچون انتخاب¬پذيري و مقاومت حرارتي بالا مي¬باشند. با استفاده از نانوذرات غيرآلي با گروه¬هاي سطحي آلي نه تنها مي¬توان به توزيع بهتري از مواد غيرآلي در غشا پليمري دست يافت؛ بلكه جذب مولكول¬هاي نفوذكننده در داخل غشا نيز افزايش مي¬يابد و در نتيجه انتخاب¬گري و تراوش¬پذيري اين دسته از غشاها به صورت همزمان بهبود مي¬يابد. با تغيير درصد حجمي فاز پراكنده در بستر پليمر، گذردهي غشاي ماتريس آميخته تغيير مي¬كند و انجام آزمايش‌هاي مختلف براي ساخت غشايي با بهترين كارايي باعث صرف هزينه و وقت مي¬گردد؛ لذا وجود مدل¬هاي پيش بيني كننده¬ي رفتار غشا مي¬تواند در اين راستا كمك كننده باشد. مدل¬هاي رياضي مختلفي براي پيش بيني رفتار غشاي ماتريس آميخته ارائه‌شده¬اند كه تراوايي فاز پراكنده در غشاهاي نانوكامپوزيت را صفر مي¬كنند كه باعث ناديده گرفتن اثرات مثبت بر تراوايي غشا مي¬شود. افزودن نانوذرات به پليمر باعث ايجاد پديده¬هايي چون ايجاد فضاي خالي بين نانوذره و پليمر، افزايش حلاليت نفوذكننده‌ها در غشا مي¬گردد. افزايش حلاليت بر اثر افزودن نانوذرات تاكنون در مدل¬هاي ارائه‌شده براي غشاهاي نانوكامپوزيت در نظر گرفته نشده است. در اين تحقيق سعي شده است تا اثر افزودن نانوذرات سيليكا بر پليمر PEBAXو درنهايت افزايش انحلال¬پذيري بر مدل¬ها بررسي شود. اين پديده به صورت يك تراوايي مجازي براي نانوذره در مدل¬هاي مكسول و بروگمن اثر داده شده است كه با اين كار علاوه بر پيش بيني درست رفتار گازها، خطاي پيش بيني تراوايي براي مدل مكسول و بروگمن از 30-50% به 3- 8% كاهش يافته است. واژه‌هاي كليدي:غشاي ماتريس آميخته، غشاي نانوكامپوزيت، مدل رياضي، تراوايي، نانوذرات ناتراوا