جداسازی گاز دی اکسید کربن از مخلوط گازی co2/ch4توسط غشای نانو کامپوزیت پلی ایمید- اکسید تیتانیم

با گسترش صنایع پالایش، فراوری و انتقال گاز در کشور، نیاز به استفاده از فناوری های جدید در جداسازی گاز اهمیت می یابد. در این میان روش های غشایی خصوصاً فرایند جداسازی توسط غشاهای پلیمری کاربرد رو به رشدی را داشته است. نتایج تحقیقات متعدد نشان می دهد پلی ایمید ها کارایی بسیار خوبی در ساخت غشا های پلیمری در زمینه جداسازی گاز دارند. با این حال تلاش ها برای بهبود خواص تراوش پذیری و انتخاب پذیری این گونه غشاها در حال انجام است. یکی از روش های بهبود قابلیت های غشایی استفاده از مواد نانویی در بافت پلیمری است. به دلیل اندازه کوچک نانو ذرات و نیز سطوح تماس بالای بین نانو ذرات و فاز پلیمری، این نوع غشاها دارای تراوش پذیری و انتخاب پذیری بالایی خواهند بود. در این پژوهش جداسازی از مخلوط های دو جزئی برای گازهای متان از دی اکسید کربن، و اکسیژن از نیتروژن با استفاده از غشاهای نانو کامپوزیت شامل پلی ایمید (نوع تجاری ماتریمید 5218) و نانو ذرات دی اکسید تیتانیم و دی اکسید سیلیسیوم مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور طراحی آزمایش ها برای بررسی تأثیر غلظت پلیمر و غلظت این دو نوع نانوذره بر میزان تراوش پذیری و انتخاب پذیری گازهای مورد آزمایش انجام گرفت. غشاها با استفاده از روش قالب گیری محلول ساخته شد. اندازه گیری میزان تراوش پذیری غشاهای ساخته شده با استفاده از روش حجم ثابت-فشار متغیر انجام گرفت و سپس نتایج به روش "سطح پاسخ" در طراحی آزمایش ها تحلیل شد. نتایج کلی نشان داد با افزایش میزان نانو ذره، تراوش پذیری گاز ها افزایش و انتخاب پذیری کاهش می یابد. در بخشی دیگر، سطوح بهینه ی عوامل و پاسخ بهینه ای که در آن هر دو خاصیت تراوش پذیری و انتخاب پذیری مقدار بیشینه ی خود را داشته باشد، بدست آمد. غشای نانوکامپوزیتی در شرایط بهینه ساخته شد و مورد آزمون تراوش پذیری قرار گرفت و در نهایت نتایج با نمودار رابسون مقایسه شد که نشان داد غشای بهینه نزدیک خط رابسون قرار دارد. در نهایت ساختار شیمیایی و شکل شناسی چند نمونه از غشاهای ساخته شده با غلظت های مختلف پلیمر و نانو ذره، توسط طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و پراش پرتو ایکس (xrd) مورد بررسی قرار گرفت.