جداسازی ترکیبات آلی با استفاده از فرایند غشائی تراوش تبخیری با غشاءهای پلیمری

از میان پلیمرهای گوناگون و موارد مختلف تراوش تبخیری آلی، دو پلیمر و ترکیب آنها با یک پلیمر آبدوست دیگر در دو مورد تراوش تبخیری مطالعه شد. پلی لاکتیک اسید (pla) و پلی اتر اتر کتون با گروه کاردو (peekwc)، دو پلیمر بدون هیچ سابقه استفاده در تراوش تبخیری، برای ساخت غشاءهای بدون حفره به روش خشک و با استفاده از کلروفورم به عنوان حلال مورد استفاده قرار گرفتند. این غشاءها در جداسازی مخلوط متانول/mtbe به کار رفتند. اثر شرایط عملیاتی مختلف شامل غلظت خوراک، دمای خوراک، و شدت جریان خوراک بر روی کیفیت جداسازی مطالعه شد. خواص مکانیکی و تورم غشاءها در غلظتهای مختلف خوراک نیز مورد بررسی قرار گرفت. هر دو نوع غشاء نسبت به متانول گزینشگر بودند. ولی فاکتور جداسازی به دست آمده با غشاءهای peekwc بیشتر بود. میزان تورم غشاءها خیلی زیاد نبود. غشاءهای pla در غلظتهای بالاتر mtbe بیشتر متورم شدند. در حالی که غشاءهای peekwc تورم بیشتری در غلظتهای بالاتر متانول داشتند. در نتیجه، غشاءهای pla در mtbe دچار کاهش استحکام مکانیکی و افزایش کشسانی شدند. از سوی دیگر، این رفتار مکانیکی در غشاءهای peekwc معکوس بود. فاکتور جداسازی در غلظتهای کم متانول، دماهای پایینتر، و شدت جریان بالاتر خوراک بیشتر بود. شار عبوری از غشاءها در غلظتهای بالای متانول، دماهای بالاتر، و شدت جریان بالاتر مقدار بیشتری داشت. دلایل اصلی این روند کاهش پلاریزاسیون غلظتی و دمایی در شدت جریان زیاد خوراک، و افزایش انتقال جرم و تحرک بیشتر زنجیرهای پلیمری در دماهای بیشتر است. پلیمرهای ذکر شده با غلظتهای مختلفی از پلی وینیل پیرولیدون (pvp) ترکیب شد و تغییرات ساختاری و عملیاتی آنها بررسی شد. از این غشاءها برای جداسازی اتانول از مخلوط همجوش آن با سیکلوهگزان استفاده شد. خواص مکانیکی، تورم، و جذب طیف مادون قرمز در این غشاءهای ترکیبی مطالعه شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی ساختار اسفنجی غشاءهای ترکیبی را نشان داد. حفرات این غشاءها در غلظتهای بالاتر pvp بزرگتر می-شدند. غشاءهای ساخته شده تورم بیشتری در غلظتهای بالاتر اتانول داشتند. بعلاوه درجه تورم در غشاءهایی با pvp بیشتر افزایش یافت. این رفتار مشابه روند افزایشی آبدوستی در غشاءهای ترکیبی بود. از سوی دیگر استحکام مکانیکی غشاءها در غلظتهای بالاتر اتانول و درصد بیشتر pvp کاهش و کشسانی آنها افزایش یافت. تستهای ftir-atr با نمایش وجود pvp در غشاءها روند تغییر آبدوستی در آنها را تأیید کرد. هر دو عامل افزایش تخلخل و افزایش تمایل به اتانول سبب افزایش جذب خوراک در ساختار غشاء و متعاقباً افزایش شار عبوری غشاءهای ترکیبی خصوصاً در غلظتهای بالاتر pvp گردید. از سوی دیگر برخلاف روند معکوس معمول بین شار و گزینش پذیری، فاکتور جداسازی نیز همزمان افزایش یافت. هرچند با افزایش pvp تا مقداری مشخص، به دلیل افزایش اندازه حفرات غشاء ترکیبی، روند افزایشی گزینش پذیری متوقف شده و شروع به کاهش کرد. در همه موارد مطالعه شده غشاءهای ساخته شده از pla در مقایسه با غشاءهای ساخته شده از peekwc شار عبوری بیشتری داشتند. اما فاکتور جداسازی به دست آمده با پلیمر دوم تا حدی بالاتر بوده و جداسازی بهتری ارائه داد.