بررسی خواص جداسازی گاز توسط غشای آلیاژ پلیمری پلی یورتان/پلی(وینیل الکل) و اثر نانو ذرات سیلیکا بر فرآیند جداسازی

این پژوهش شامل تهیه و مشخصه یابی غشا پلی یورتان، غشاهای آلیاژی پلی یورتان/پلی(وینیل الکل) و همچنین غشاهای نانو کامپوزیت پلی یورتان/ پلی(وینیل الکل)/سیلیکا به منظور بررسی خواص جداسازی گاز می باشد. پلی یورتان توسط روش پلیمریزاسیون دو مرحله-ای از مواد اولیه ایزوفورن دی ایزوسیانات (ipdi)، پلی تترامتیلن گلایکول (ptmg) با وزن مولکولی 2000 گرم بر مول و 4،1-بوتان دی آمین (bda) در نسبت مولی از دی ایزوسیانات:زنجیرگسترنده:پلی ال، 1:2:3 به منظور بدست آوردن ساختار مولکولی مورد نظر تهیه شد. یک گروه از پلی(وینیل الکل) با وزن مولکولی 15، 30، 60، 145 و 200 کیلودالتون به منظور تهیه غشاهای آلیاژی پلی یورتان/پلی(وینیل الکل) انتخاب شدند. اثر وزن مولکولی پلی(وینیل الکل)، ترکیب درصد آلیاژ و درصد وزنی نانو ذرات سیلیکا بر خواص تراوایی گازهای نیتروژن، اکسیژن، متان و دی اکسیدکربن مورد بررسی قرار گرفت. همه غشاها توسط روش جدایش فازی گرمایی تهیه شدند. در مرحله اول به منظور بررسی اثر وزن مولکولی پلی(وینیل الکل) بر خواص جداسازی گاز غشاهای آلیاژی پلی-یورتان/پلی(وینیل الکل)، تمامی آلیاژهای پلیمری در ترکیب درصد پلی یورتان:پلی(وینیل الکل)، 10:90 تهیه شدند. خواص فیزیکی و شیمیایی غشاهای آلیاژی تهیه شده توسط آزمون های ft-ir، xrd و sem مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف سنجی ft-ir غشاهای آلیاژی تهیه شده نشان می دهد که با ورود پلی(وینیل الکل) به بستر پلی یورتان، جدایش فازی موجود بین قطعه سخت و نرم کاهش می یابدکه ناشی از ایجاد پیوند هیدروژنی بین گروه oh پلی(وینیل الکل) و گروه n-h موجود درقطعه سخت پلی یورتان می-باشد. نتایج بدست آمده از آزمون پراش پرتو ایکس نشان می دهد که میزان بلورینگی آلیاژهای تهیه شده با افزایش وزن مولکولی پلی(وینیل الکل) کاهش می یابد. تصاویر sem تهیه شده نشان می دهد که آلیاژهای پلی یورتان/پلی(وینیل الکل)، آلیاژهای امتزاج ناپذیر سازگار بوده که با افزایش وزن مولکولی پلی(وینیل الکل) سازگاری آن ها افزایش می یابد. نتایج آزمون عبور گازها از غشاهای تهیه شده نشان می دهد که با افزایش وزن مولکولی پلی(وینیل الکل) در آلیاژهای تهیه شده، تراوایی همه گازها کاهش و گزینش-پذیری افزایش می یابد. در ادامه، پلی(وینیل الکل) با وزن مولکولی 200 کیلو دالتون به منظور بررسی اثر ترکیب درصد آلیاژ بر خواص جداسازی گاز انتخاب و غشاهای آلیاژی هدف در ترکیب درصدهای متفاوت تهیه شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون ft-ir نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی(وینیل الکل) در غشاهای تهیه شده، جدایش فازی بین قطعه سخت و نرم پلی یورتان کاهش می یابد. تصاویر sem نمونه های تهیه شده نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی(وینیل الکل) همگنی نمونه ها و همچنین مشخصه شکست ترد در نمونه ها افزایش می یابد. نتایج عبور گازها نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی(وینیل الکل) در غشاهای آلیاژی، تراوایی گازها کاهش و گزینش پذیری افزایش می یابد. پس از انتخاب غشا آلیاژی مناسب، به منظور بررسی اثر نانوذرات سیلیکا بر خواص تراوایی غشاهای آلیاژی، نانوذرات سیلیکا به روش سل- ژل ساخته شد و غشاهای نانوکامپوزیتی پلی یورتان/پلی(وینیل الکل)/سیلیکا بر پایه غشاهای آلیاژی حاوی نسبت های 90 : 10و 60 : 40 از پلی یورتان:پلی(وینیل الکل) تهیه شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون های ft-ir و sem بیانگر توزیع مناسب نانو ذرات در بستر آلیاژها بود. نتایج آزمون xrd نشان داد که با افزایش مقدار نانو ذرات در غشاهای نانوکامپوزیتی از میزان بلورینگی نمونه ها کاسته می شود. افزایش نانو ذرات (از 5/2 تا 20 درصد وزنی) در غشاهای آلیاژی منجر به کاهش تراوایی گازها و افزایش گزینش پذیری از مقدار6/32 مربوط به غشای آلیاژی خالص بر پایه pu/pva200-10 به مقدار 45 مربوط به غشای نانوکامپوزیتی حاوی 20 درصد وزنی نانو ذرات سیلیکا شد.