شماره ركورد
27757
پديد آورنده
حسين نجات دهكردي
عنوان
بررسي رفتار آبدوستي و عبورپذيري لايه آميخته پليمري( PMMA/PVDF اصلاح شده با زوج يون) به روش شبيه سازي ديناميك مولكولي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1401/08/22
استاد راهنما
دكتر محمدرضا مقبلي
استاد مشاور
دكتر سجاد رسولي
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
پديده گرفتگي غشا به عنوان مهمترين چالش و اصلي ترين مانع، در توسعه فرآيندهاي غشايي نظير
ريزپالايش، فراپالايش و... محسوب ميشود. بهبود آبدوستي غشا به عنوان يك راه مؤثر و اساسي
براي حل مشكل گرفتگي غشا پذيرفته شده است. در بين روشهاي افزايش آبدوستي غشا پلي
وينيليدين فلورايد ) ،(PVDFآميخته سازي PVDFبا پلي متيل متاكريلات) ،(PMMAبه دليل
صرفه اقتصادي و دوام بلند مدت يكي از كارآمدترين روشها است. در سالهاي اخير به منظور غلبه
بر مشكل گرفتگي غشا، استفاده از پليمرهاي اصلاح شده با زوج يون به دليل آبدوستي بالا و مقاومت
عالي در برابر گرفتگي، مورد توجه محققان و صنايع قرار گرفته است. در اين پروژه با استفاده از
شبيهسازي تمام اتم، مدل آميخته PVDFبا كوپليمر تصادفي PMMAو زوج يون سولفوبتائين
متاكريلات ) (SBMAجهت بررسي و ارزيابي رفتار آبدوستي و عبورپذيري ساخته شد. به منظور
ارزيابي امتزاجپذيري مدل آميخته PVDFبا كوپليمر تصادفي PMMAو زوج يون ،SBMAتوزيع
اتمهاي PMMAدر سه جهت x,y,zبررسي شد. مطابق نتايج بدست آمده توزيع يكنواختي از اتمها
در سه جهت بدست آمد. همچنين دماي انتقال شيشهاي كه در تحقيقات تجربي مشابه با پژوهش
حاضر، به عنوان يك چالش تلقي شده بود، محاسبه و مقدار -34/24درجه سانتيگراد بدست آمد.
نتايج بدست آمده از توزيع اندازه حفرات نشان داد كه در مدل آميخته PVDFبا كوپليمر تصادفي
PMMAو زوج يون ،SBMAقطر حفرات تا محدوده 8/625آنگستروم است و بزرگترين حفره در
قطر 3/62آنگستروم بدست آمد. اين امر نشان ميدهد، توزيع در محدوده گستردهتري نسبت به دو
مدل ديگر اتفاق افتاده است. همچنين حجم آزاد و كسرحجمي آزاد مدلهاي آميخته پليمري
محاسبه شد. نتايج بدست آمده نشان داد، مدل آميخته PVDFبا كوپليمر تصادفي PMMAو زوج
يون ،SBMAبيشترين حجم آزاد و كسرحجمي آزاد را دارد. آبدوستي آميختهها با استفاده از زاويه
تماس مولكولهاي آب محاسبه شد. براي مدل پلي وينيليدين فلورايد ) (PVDFمقدار 89درجه،
براي مدل آميخته پلي وينيليدين فلورايد با پلي متيل متاكريلات ) (PVDF/PMMAمقدار 72درجه
و براي مدل آميخته پلي وينيليدين فلورايد با كوپليمر تصادفي پلي متيل متاكريلات و زوج يون
سولفوبتائين متاكريلات ) (PVDF/PMMA-ran-SBMAمقدار 44درجه بدست آمد، كه نتايج شبيه
سازي در مقايسه با دادههاي تجربي گزارش شده مطابقت خوبي را نشان ميدهد. آناليز پراش اشعه
ايكس نشان داد، در مدل آميخته PVDFبا كوپليمر تصادفي PMMAو زوج يون ،SBMAنواحيز
آمورف نسبت به دو مدل ديگر افزايش يافته است. همچنين فاصله بين دو صفحه بلوري مدل آميخته
PVDFبا كوپليمر تصادفي PMMAو زوج يون ،SBMAمقدار 6/01آنگستروم محاسبه شد، كه
نسبت به دو مدل ديگر مقدار بيشتري را دارد
تاريخ ورود اطلاعات
1401/10/26
عنوان به انگليسي
Investigation of hydrophilicity behavior and permeability of polymer blended layer ( PVDF / PMMA Modified with Zwitterion ) by molecular dynamics simulation method
تاريخ بهره برداري
11/13/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسين نجات دهكردي
چكيده به لاتين
The phenomenon of membrane fouling is considered as the most important challenge
and the main obstacle in the development of membrane processes such as
microfiltration, ultrafiltration and so on. Improving the membrane hydrophilicity has
been accepted as an effective way to solve membrane fouling problem. In order to
increase the hydrophilicity of PVDF membranes, PVDF blend with PMMA is one of
the most efficient method because of its economic efficiency and long - term stability.
In recent years, in order to overcome membrane fouling problem, the use of modified
polymers with zwitterion due to high hydrophilicity and excellent resistance against
fouling has attracted the attention of researchers and industries. In this project, by using
all - atom simulation, a blend model of PVDF with PMMA random copolymer and
SBMA was made to investigate and evaluate the hydrophilicity and permeability
behavior. In order to evaluate the miscibility of PVDF blend model with random
copolymer PMMA and SBMA, the distribution of PMMA atoms in three directions x
,y,z was investigated. According to the obtained results, a same distribution of atoms
was obtained in three directions. Also, the glass transition temperature, which was
considered a challenge in experimental research similar to the current research, was
calculated and the value was -34/24 degrees celsius. The results of the pore size
distribution showed that in the blend model of PVDF with random copolymer PMMA
and SBMA, the pore diameter is to 8/625 angstroms and the largest pore was 3/62
angstroms in diameter. This shows that the distribution has occurred in a wider range
than the other two models. Also, free volume and free volume fraction of polymer
blend models were calculated. The obtained results showed that PVDF blend model
with PMMA random copolymer and SBMA has the highest free volume and free
volume fraction. The hydrophilicity of the blend was calculated using the contact angle
of water molecules. For the PVDF model, the value is 89 degrees, for the model
PVDF/PMMA, the value is 72 degrees, and for the model PVDF/PMMA-ran-SBMA
was 44 degrees, which shows a good agreement between the simulation results and the
reported experimental data. X- ray diffraction analysis showed that in the blend model
of PVDF with PMMA random copolymer and SBMA, amorphous regions has
increased compared to the other two models. Also, the distance between the two crystal
plates of PVDF blend model with random copolymer PMMA and SBMA wascalculated to be 6/01 angstroms, which is more than the other two models.
كليدواژه هاي فارسي
آبدوستي، شبيه سازي تمام اتم، زوج يون سولفوبتائين متاكريلات، آميخته پلي وينيليدين فلورايد/پلي متيل متاكريلات
كليدواژه هاي لاتين
Hydrophilicity, All atom simulatio, Zwitterion sulfobetaine methacrylate, Polyvinylidene Fluoride/Polymethyl methacrylate Blend
Author
Hossein Nejat Dehkordi
SuperVisor
Prof. Mohammad Reza Moghbeli