ساخت غشای پلی دی متیل سیلوکسان بر روی پایه پلی اتر سولفون و کاربرد آن در جداسازی تولوئن از آب با استفاده از فرآیند تراوش تبخیری

تبخیر نفوذی فرآیند نسبتاً جدیدی از جداسازی های غشایی است که در آن غلظت کم ماده مورد نظر همراه با انجام یک تبدیل فاز جداسازی می شود. انتخاب پذیری و شار بالا مهمترین خصوصیات غشای مورد استفاده در این فرآیند می باشد. در این بررسی با هدف تهیه غشایی مناسب برای این فرآیند،غشای پلیمری پلی اتر سولفون به علت استحکام مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بالا برای استفاده به عنوان لایه حمایت کننده با روش جدایش فازی به طریق غوطه ور سازی تهیه گردید. تأثیر غلظتهای متفاوت محلول پلیمری، افزودن درصدهای مختلفی از افزودنی های پلی اتیلن گلیکول (gr/mol 400) و پلی وینیل پیرولیدون(gr/mol 360000)، دماهای متفاوت 23 و 40 درجه سانتی گراد حمام انعقاد، در تخلخل، ترسیب و شکل گیری غشاها مورد بررسی قرار گرفتند. کاهش غلظت محلول پلیمری و افزایش دمای حمام ضد حلال، افزایش تخلخل غشاها را به همراه داشت. نتایج حاصل از محاسبه تخلخل غشاها نشان داد که افزایش افزودنی آبدوست تا حد معینی از غلظت افزودنی (که رابطه معکوسی با جرم مولکولی افزودنی آبدوست دارد) افزایش در میزان تخلخل و از آن به بعد موجب کاهش تخلخل می گردد. غشایی که از محلول 15 درصد وزنی پلی اتر سولفون همراه با 3 درصد وزنی از پلی وینیل پیرولیدون در دمای °c 40 ساخته شده است، با حدود 78% تخلخل نسبت به سایر غشاها تخلخل بالاتری را از خود نشان داده است. مقایسه و بررسی غشاها از لحاظ تخلخل و ساختار، با انجام تست اولترافیلتراسیون،تست میزان تخلخل، و عکس برداری sem صورت گرفته است. غشای کامپوزیت پلی دی متیل سیلوکسان بر پایه پلی اتر سولفون به منظور جداسازی تولوئن از سامانه های آبی با استفاده از فرآیند تراوش تبخیری ساخته شد. تأثیر میزان تخلخل پایه و همچنین متغیرهای عملیاتی دما، غلظت خوراک، ضخامت لایه فعال (بر اساس درصد وزنی پلیمر) و اغتشاش بر روی عملکرد فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که شار جریان عبوری آب و تولوئن با افزایش دما افزایش می یابد. با افزایش دما افزایش چشمگیری در میزان شار آب مشاهده شد (از kg.m-2.h-1 76/0 در دمای °c 30 به kg.m-2.h-1 6/1در دمای °c 50) در حالی که میزان افزایش شار تولوئن بسیار ناچیز بود و همین امر کاهش انتخاب پذیری غشا با افزایش دما را توجیه می نماید. منحنی آرنیوسی شار آب و تولوئن نشاندهنده ی این است که نتایج به خوبی از نظریه آرنیوسی پیروی می نماید و انرژی اکتیواسیون محاسبه شده برای آب و تولوئن به ترتیب 24/26و2/0 کیلوژول بر مول می باشد. افزایش غلظت خوراک، افزایش شارهای کلی و جزئی را به همراه خواهد داشت و با افزایش غلظت خوراک از حدود ppm 200 به دلیل متعادل شدن اثر خوشه ای شدن آب و اثر تورم و پلاستیزه شدن غشا به مقادیر ثابتی برای شار آب خواهیم رسید. افزایش ضخامت غشا موجب افزایش فاکتور غنی سازی می شود و همچنین ایجاد جریان گردابه ای در سمت خوراک به علت کاهش نیرو محرکه در عرض غشا باعث افزایش عملکرد غشا می شود. به نحوی که فاکتور غنی سازی در سامانه همراه با همزن حدود 7/1 برابر فاکتور غنی سازی بدون شرایط همزدن می باشد.