اثر پارامترهای ساخت غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمیدMIL-53/ PMHS بر جداسازی CO2 از CH4

در این مقاله، غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمید MIL-53، با لایه پوشسی سیلیکونی (PMHS) ساخته شد. سه پارامتر اصلی در ساخت این غشای نامتقارن شامل غلظت پلیمر ماتریمید، غلظت پلیمر لایه پوششی و درصد ذرات چارچوب آلی-فلزی MIL-53 با روش طراحی آزمون بهینه‌سازی شد. سپس، تراوایی گاز CO2 و CH4 در تمام غشاهای ساخته شده اندازه‌گیری شد. برای بررسی ساختار غشا، ساختار سطح مشترک پلیمر و ذرات و اثر تغییر پارامترهای ساخت در ساختار غشا، تصاویر SEM از سطح مقطع آن‌ها گرفته شد. همچنین، آزمون‌های TGA و FTIR برای بررسی مقاومت گرمایی غشا و پیوندهای موجود در آن انجام شد. نتایج نشان داد، غشاهای ساخته شده ساختارمتخلخل با حفره‌های انگشتی داشته و در درصدهای کم تا متوسط از ذرات افزوده شده، فضاهای خالی گزینش‌ناپذیر در سطح مشترک تشکیل نشده است. مقاومت گرمایی غشا با افزودن ذرات MIL-53 افزایش یافت و دمای شکست پلیمر از 410 به 450 درجه سلسیوس افزایش یافت. نتایج تراوایی غشاها نشان داد، بیشترین مقدارگزینش‌پذیری CO2/CH4 23.6 مربوط به غشای ماتریمید (wt %20)-MIL53 (wt %15)/PMHS(wt %10) بود. اگرچه در غشاهای حاوی 30% وزنی ذرات به دلیل تجمع آن‌ها و وجود شکاف، گزینش‌پذیری کاهش یافت و به 7.5 رسید. نتایج طراحی آزمون نشان داد، پارامتر غلظت لایه پوششی با اهمیت است و با افزایش غلظت پلیمر، گزینش‌پذیری افزایش می‌یابد. در حالی که غلظت پلیمر لایه گزینش‌پذیر در محدوده آزمون شده، اثر معناداری بر عملکرد غشا نداشت. بهینه‌سازی پارامترها نشان داد، غشای حاوی %15.5 وزنی ذرات با غلظت پلیمر %17.8 و غلظت لایه پوششی %13.2 بیشترین مقدار گزینش‌پذیری و تراوایی CO2 را دارد.