ساخت و تعیین مشخصات غشای نانوکامپوزیتی psf/fumed sio2 و مطالعه خواص گاز تراوایی آن

چکیده در این تحقیق، غشای نانوکامپوزیت پلی سولفون/سیلیکا به منظور جداسازی گازها ساخته شد و تاثیر تغییرات چهار پارامتر مهم درصد نانوذرات (0، 5، 10، 15، 20 و 25 درصد)، درصد پلیمر پلی سولفون (9% و 15%)، نوع نانوذرات سیلیکا (نانوذرات اصلاح شده و اصلاح نشده) و فشار عملیاتی (3، 5/4 و 6 بار)، بر خصوصیات فیزیکی و ساختاری و همچنین ویژگی های عملیاتی (تراوش پذیری و انتخاب پذیری)، مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییرات ساختار شبکه پلیمر در اثر توزیع نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ارزیابی گردید که افزایش فاصله زنجیرهای پلیمر، توده های نانوذرات در شبکه و تشکیل حفرات را نشان داده است. توزیع نانوذرات سیلیکا و اندازه توده های تشکیل شده در شبکه با آنالیز دستگاهی میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بررسی گردید. در ازای غلظت پایین از نانوذرات توزیع یکنواخت تر بوده و با افزایش غلظت فاز توزیع شده، میزان حفرات غیرانتخابی بیشتر شده که باعث می شود عملکرد غشا به شدت تحت تاثیر قرار گیرد. میزان حلال باقیمانده در شبکه پلیمر و تغییرات حرارتی با استفاده از آنالیز وزن سنجی حرارتی (tga) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. برای مشاهده و بررسی گروه های پیوندی موجود در غشاهای ساخته شده، آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) انجام شد. گازهای خالص هیدروژن، دی اکسیدکربن و متان به عنوان خوراک در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. تراوش پذیری و انتخاب پذیری با افزایش درصد نانوذرات به ترتیب روندی صعودی و نزولی داشته اند. به عنوان مثال، به ازای 25% حجمی نانوذره اصلاح شده، تراوش پذیری هیدروژن و انتخاب-پذیری هیدروژن به متان به ترتیب 354% افزایش و 71% کاهش، یافته است. با افزایش درصد پلیمر و همینطور استفاده از نانوذرات اصلاح شده، تراوش پذیری و انتخاب-پذیری به ترتیب کاهش و افزایش می یابند. با افزایش فشار تراوش پذیری افزایش یافته و انتخاب پذیری هیدروژن به متان در فشار 6 بار و انتخاب پذیری هیدروژن به دی اکسیدکربن در فشار 5/4 بار به حداکثر مقدار خود می رسند. واژگان کلیدی: غشای نانوکامپوزیت، پلی سولفون، نانوذرات سیلیکا، جداسازی گازی