25108

ساخت غشاي نانوكامپوزيت پليمري بر پايه‌ي پلي‌ اتيلن‌اكسايد براي تراوش ترجيحي دي‌اكسيدكربن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1392

1395/2/29

دكتر تورج محمدي

دكتر اميد بختياري

مهندسي شيمي

پليمرهايي كه اكسيژن اتري قطبي در ساختار خود دارند، به ‌دليل فعل و انفعال با مولكول دي‌اكسيدكربن و با توجه به خاصيت چهار قطبي لحظه اي اين مولكول، تراوش بالايي را از خود نشان داده اند. اين پليمرها براي جداسازي CO2 از مولكول هاي كوچكتر مثل هيدروژن به عنوان غشاي گزينش‌پذير معكوس، استفاده مي شوند. ولي به ‌دليل حضور فاز بلوري، تراوش پذيري اين پليمرها پايين است. بنابراين محققان به منظور كاهش فاز بلوري و افزايش تراوش پذيري گاز در غشاهاي پليمري، به طور گسترده دو روش كوپليمر كردن و آلياژ كردن را مورد مطالعه و بررسي قرار داده اند. ‌از طرفي غشاهاي پلي اتيلن اكسايد اتصال عرضي شده، روشي جديد براي ساخت غشاهاي بدون فاز بلوري (كاملا بي‌شكل) است. در اين تحقيق ساخت غشاي نانوكامپوزيت از پلي(اتيلن گليكول) دي اكريلات با وزن‌مولكولي g/mole 700، با نانوذره‌ي اكسيد روي به كمك روش پليمريزاسيون نوري، به منظور بهبود عملكرد غشاي ساخته شده، بررسي شده است. به منظور بررسي توزيع مناسب نانوذرات، از آناليز SEM-EDX استفاده شد. علاوه بر آن، به كمك آناليز DSC تعيين گرديد كه با افزايش ميزان نانوذره، دماي انتقال شيشه‌اي غشا كاهش يافت. با مشاهده ي اختلاف ناچيز بين مقادير دانسيته تجربي و دانسيته تخمين زده شده، به عدم وجود حفره در اطرف نانوذرات پي برده شد. در ادامه عملكرد غشاهاي ساخته شده توسط روش حجم ثابت تعيين گرديد و نتايج نشان دادند كه در غشاي تهيه شده با 5/4% وزني از نانوذره اكسيد روي (ZNO)، تراوش پذيري CO2 و گزينش پذيري CO2/H2 به ترتيب 60% و 32% افزايش يافته‌اند. همچنين ايزوترم هاي جذب نيز براي تمامي غشاها و پودر ZnO در دماي 35 درجه سانتي‌گراد بدست آورده شد. با مقايسه مقادير نفوذپذيري و انحلال پذيري براي غشاي نانوكامپوزيت نسبت به غشاي خالص، مشخص شد كه هر دو عامل باعث افزايش تراوش پذيري CO2 و H2، در غشاي نانوكامپوزيت شده ‌است.

1399/06/22

Synthesis Nanocomposite Polymeric Membrane Based on Poly(ethylene oxide) for Preferential Permeation of CO2

1/1/1900 12:00:00 AM

Poly(ethylene oxide) (PEO) is known to possess a high affinity towards CO2 and consists of polar ether groups, which could produce quadropolar interactions with CO2. This type of membrane is used for CO2 removal, it is referred to as a CO2-selective (for H2 and CO2 separation) membrane. Whereas due to the crystalline phase in this kind of membrane body, the permeation is decreased. To decrease the polymer crystalline phase and increasing the permeation, the researchers have investigated two methods, coplymerization and blending. The crosslinking PEO membrane is a new method to prepare the membranes, which they don’t have any crystalline phase. Poly(ethylene glycol) di acrylate (PEGDA), with 700 g/mol, is selected. In this research, for improving the operation of the neat membrane, preparing the nanocomposite membrane of PEGDA with zingoxide (ZNO) nanopatticles by UV polymerization is used. The reasonable distribution of nanoparticles was defined by SEM-EDX analysis. Moreover with DSC analysis, it was recognized that with increasing the rate of nanoparticles, the glass transition temperature of membrane is decreased. With comparing the obtained density from the experimental data and the buoyancy method, and no deviation between this two method, it showed that there isn’t any hole around the nanoparticles. The operation of the prepared membranes was defined with constant volume method. The results has showed by preparing the membranes with zingoxide (4.5 %wt.), the permeation of CO2 and the selectivity of CO2/H2 are increased 60% and 32%, respectively. By the way, at 35 ͦ C, absorbtion isotherms for all the membranes and ZNO powder, were obtained. By comparing the permeability and solubility of the nanocomposite and neat membranes, it is clear that both the permeability and selectivity are resulted the permeation increasing of CO2 and H2 gases.