اثر نانو ذرات سیلیکا بر روی خواص جداسازی گازهای الفینی از پارافینی در غشای پلی سولفون

الفین های اتیلن و پروپیلن نمونه ای از مواد اساسی در صنایع به خصوص صنعت پتروشیمی، هستند که سنگ بنای صنعت پلاستیک می باشند، بطوریکه مقادیر زیادی از اتیلن و پروپیلن به عنوان خوراک اولیه در تولید پلاستیک هایی مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن بکار می رود .این مواد هم به دلیل ارزش قابل توجه فروش و هم به دلیل کاربردهای صنعتی، همواره مورد توجه بوده اند. اتیلن و پروپیلن از روش های گوناگونی تولید می شوند. در کلیه این روش ها نیاز به جداسازی الفین ها از پارافین ها با تعداد کربن یکسان به منظور خالص سازی الفین ها می باشد. این جداسازی که در حال حاضر به روش تقطیر انجام می شود، به دلیل نزدیکی نقطه جوش و در نتیجه پایین بودن فراریت نسبی الفین ها و پارافین ها مشکل و پرهزینه می باشد. جداسازی با استفاده از غشاهای پلیمری از روش-های جایگزین است که به علت داشتن مزایای زیاد مانند مصرف انرژی کم و هزینه سرمایه گذاری پایین مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، جداسازی گازهای اتیلن/اتان و پروپیلن/ پروپان با استفاده از غشای نانوکامپوزیت پلی سولفون- سیلیکا مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات سیلیکا توسط روش سل-ژل تولید شدند. غشاهای پلی سولفون و پلی سولفون- سیلیکا توسط روش وارونگی فاز تهیه گردیدند. غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده توسط آزمون هایft-ir وsem ، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمون های مشخصه یابی، بیانگر توزیع و برهمکنش مناسب نانوذرات در زمینه پلیمری می باشد. عملکرد غشاهای تهیه شده در جداسازی گازهای اتیلن/اتان و پروپیلن/پروپان در فشار 2 بار و دمای 30 درجه سانتی گراد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که ضریب تراوش پذیری گاز اتیلن و پروپیلن از0/092و0/054 بارر در غشای پلی سولفون خالص به 191/ 0 و0/149 بارر در غشای حاوی 25درصد نانوذرات افزایش پیدا کرد و همچنین گزینش پذیری اتیلن نسبت به اتان و پروپیلن نسبت به پروپان به ترتیب از2/18 و 2/93در غشای پلی سولفون به2/62 و3/58در غشای حاوی 25درصد نانوذرات افزایش یافته است. اندازه گیری ضرایب نفوذ و حلالیت گازها در غشاها با استفاده از روش زمان تاخیر، نشان از کاهش ضریب نفوذ و افزایش ضریب حلالیت گازها با افزایش درصد سیلیکا دارد. به منظور بررسی اثر نانو ذرات سیلیکا بر پدیده نرم شدگی، تراوش پذیری گازهای اتان، اتیلن، پروپان و پروپیلن در فشار 2 تا 8 بار مورد بررسی قرار گرفتند. در غشای خالص پلی سولفون پدیده نرم شدگی در فشار 3 بار برای تمامی گازها اتفاق افتاد.در مورد غشاهای نانو کامپوزیت 2/5، 5 و 10درصد وزنی سیلیکا فشار نرم شدگی به ترتیب به 4، 5 و 6 بار برای تمامی گازها افزایش یافت، ولی برای غشاهای نانوکامپوزیت حاوی 20 و 25 درصد وزنی سیلیکا، فشار نرم شدگی به ترتیب به 5 و 4 بار برای تمامی گازها کاهش یافت و فشار نرم شدگی بهبودی پیدا نکرد. با افزایش فشار خوراک، ضریب حلالیت گازها کاهش و ضریب نفوذ گازها افزایش یافته است.