سنتز و شناسایی غشای نانوکامپوزیت پلی(اتر-b-آمید) برپایه چارچوب‌های ایمیدازولات زئولیتی عامل‌دارشده برای جداسازی گازهای کربن دی‌اکسید و متان

در این مطالعه، غشاهای دولایه ماتریس ترکیبی بر پایه پلی(اتر-b-آمید) با نام تجاری Pebax همراه با نانوذرات ZIF-8 و(zeolitic imidazole framework-8) با ساختار آلی فلزی به‌عنوان ذرات پراکنش یافته درون شبکه پلیمری برای جداسازی دو گاز کربن دی‌اکسید و متان ساخته شد. ذرات به ‌منظور بهبود سازگاری در شبکه پلیمر به‌وسیله عامل اتصال‌دهنده 3-(آمینوپروپیل)تری‌اتوکسی‌سیلان (APTES) اصلاح شده و با فنون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X (XRD) وآزمون BET (Brunauer-Emmett-Teller) شناسایی و بررسی شدند. زیرلایه نگه‌دارنده پلی‌اتر سولفون (PES) با روش ریخته‌گری محلول و جدایی فاز مرطوب ساخته شد. سپس روی آن، لایه گزینشی Pebax/ZIF-8 با روش جدایی فاز خشک ایجاد شد. برای مقایسه و بررسی اثر ذرات بر بهبود عملکرد جداسازی گازها، غشاهای ماتریس ترکیبی با درصد وزنی متفاوت از ذرات پراکنش‌یافته ساخته شدند و تحت آزمایش تراوایی گازهای کربن دی‌اکسید و متان قرار گرفتند. وجود ذرات باعث افزایش تحرک زنجیرها و مقدار تراوایی گازها شد. به‌ طوری‌که در مقدار بارگذاری %40 وزنی از ذرات، مقدار تراوایی گاز کربن دی‌اکسید به barrer 169 افزایش ‌یافت. با سیلان‌دارکردن ذرات، خاصیت آب‌دوستی در غشای ماتریس ترکیبی ذره با Pebax بیشتر شد. تراکم زنجیرهای پلیمر با وجود ذرات ZIF-8 اصلاح‌شده در ماتریس پلیمری، بدون تغییر چندانی در کاهش مقدار گزینش‌پذیری گاز کربن دی‌اکسید، به علت تشدید پیوند میان ذرات و پلیمر، افزایش یافت و با ایجاد پیوند با سطح ذره به سازگاری بهتر ذره در شبکه پلیمر منجر شد. با افزایش مقدار بارگذاری ذرات اصلاح‌نشده، گزینش‌پذیری غشا به‌شدت کاهش یافت. درحالی‌که در غشای ماتریس ترکیبی با ذرات اصلاح‌شده، مقدار کاهش گزینش‌پذیری با سرعت کمتری انجام شد. همچنین، در آزمون مخلوط گازها، تراوایی هر دو گاز نسبت به حالت خالص افزایش یافت، به طوری که در ترکیب هم‌مولار گزینش‌پذیری به مقدار %34 کاهش یافت.