اثر چارچوب های فلزی-آلیMIL-53 عامل دارشده با آمین بر عملکرد غشای پلی(4- متیل- 1- پنتین) در جداسازی مخلوط گازهای CH4 و CO2

در این پژوهش، اثر چارچوب ­های فلزی-آلی NH2-MIL 53 بر خواص گازتراوایی غشای پلیمری پلی(4- متیل-1- پنتین) (PMP) بررسی شده است. از روش ­های مختلفی نظیر FTIR، DSC، SEM و آزمون جذب گاز به همراه آزمون جداسازی CO2/CH4 به حالت گاز خالص و مخلوط گازی برای بررسی آثار گروه عاملی  NH2- بر خواص غشاهای شبکه ترکیبی بهره گرفته شد. نتایج حاصل از DSC نشان­ دهنده افزایش دمای انتقال شیشه­ ای (Tg) غشاها به ازای ازدیاد درصد وزنی ذرات بوده است. همچنین، تصاویر SEM نمایانگر پخش مناسب و تقریباً یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری بوده که عاری از تجمع قابل ­توجه ذرات است. آزمون جذب گاز از ذرات  NH2-MIL 53 نشان داد، این ذرات، جذب کاملاً گزینشی نسبت به CO2 داشته ­اند که ناشی از برهم کنش بین CO2 و ذرات افزودنی بوده است. افزون بر این، وجود ذرات NH2-MIL53 منجر به افزایش تراوایی گازها (به­ ویژه CO2) و گزینش ­پذیری CO2/CH4 شد. در ازای افزودن %30 وزنی از ذرات NH2-MIL 53 به غشای شبکه ترکیبی، تراوایی CO2 و گزینش ­پذیری CO2/CH4 در مخلوط گازی به ترتیب از 83.35 به 210.21 و 7.61 به 19.88 افزایش یافت. ازدیاد دما در آزمون تراوایی گازها از 30 به 60 درجه سلسیوس باعث افزایش تراوایی هر دو گاز CO2 و CH4 در مخلوط گازی شد، در حالی که گزینش ­پذیری CO2/CH4 کاهش یافت. افزون بر این، نتایج حاصل از عملکرد گروه­ های آمینی نشان داد، این گروه­ ها به بازیابی نیاز نداشته و عملکرد آنها در طول  120 ساعت آزمون تراوایی افت نکرده است. مقایسه بین داده­ های تراوایی با مدل­ های مرسوم تراوایی نشان داد، مدل برگمن نسبت به مدل­ های ماکسول و لویس از تقریب بهتری در داده ­های تراوایی  CO2 برخوردار بوده است.