بررسی و مطالعه اثر نانوذرات آلومینابر خواص جداسازی گاز غشای پلی سولفون

فناوری غشایی یکی از روش هایی است که در سال های اخیر به دلیل مصرف انرژی کمتر و اطمینان عملکردی بالاتر و همچنین نیاز به فضا و هزینه اولیه کمتر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در این میان غشاهای پلیمری گزینش پذیر از جمله پلی سولفون بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. نظر به اینکه حلال ها خواص شیمیایی و فیزیکی گوناگون دارند، می توانند برهم کنش-های داخلی با شبکه ی پلیمر داشته باشند و موجب تغییراتی در فرآیند وارونگی فازی برای ساخت غشا شوند. بنابراین غشاهای ساخته شده با حلال های مختلف ممکن است دارای کارایی های متفاوتی برای فرآیندهای جداسازی گازی باشند. در این پژوهش به منظور بررسی اثر حلال بر غشاها، غشاهای پلی سولفون با استفاده از حلال های تترا هیدرو فوران ، دی متیل فرمامید ، دی متیل استامید و ان متیل پیرولیدون با روش وارونگی فازی ساخته شدند. به منظور شناسایی بهترین حلال برای پلی سولفون برای جداسازی دی اکسیدکربن از متان، غشاهای چگال از این پلیمرها مورد ارزیابی تراوایی گازهای خالص نیتروژن، اکسیژن، متان و دی اکسیدکربن قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از تراوایی به صورت زیر است: . psf-nmp> psf –.dmac > psf –thf > psf – dmf با مقایسه نتایج غشاهای ساخته شده در این پژوهش بهترین حلال برای ساخت غشاهای پلی سولفون، nmp شناخته شد. در مرحله دوم با افزودن پروپیونیک اسید به حلال ان متیل پیرولیدون، تعداد 9 غشا با درصد مختلف اسید در حلال و با غلظت های مختلف پلیمر در محلول ساخته شد و مورد آزمایشات تراوایی گاز قرار گرفت. غشاهای خالص و نانوکامپوزیت-های تهیه شده توسط آزمایشات ,xrd,sem و ftirمورد بررسی قرار گرفتند. تراوش پذیری غشاهای تهیه شده برای گازهای خالص دی اکسیدکربن، اکسیژن و نیتروژن با استفاده از روش زمان تأخیر و به کمک یک سیستم غشائی فشار ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون های مشخصه یابی، بیانگر این موضوع هستند که نانوذرات آلومینا ، سازگاری خوبی با پلیمر پلی سولفون دارند و به طور یکنواخت در غشا توزیع شده اند. عملکرد غشاهای تهیه شده در جداسازی گازهای نامبرده در فشار bar 10 و دمای ?35 مورد ارزیابی قرار گرفت. غشای با درصد بهینه پلیمر و اسید توسط مقایسه با خط رابسون، غشای حاوی 25درصد وزنی پلیمر و 35 درصد وزنی اسید تعیین شد. در مرحله سوم به منظور بررسی اثر نانوذرات آلومینا بر خواص تراوایی پلی سولفون و بهبود آن به غشای بهینه تعیین شده در بخش قبل، یعنی محلولی با 25% پلیمر و حضور 35% پروپیونیک اسید در محلول، نانو ذرات آلومینا با درصدهای 5، 10، 15، 20 و 30درصد وزنی افزوده شد و غشاهای نانوکامپوزیت پلی سولفون/آلومینا ازترکیب حلالهای پروپیونیک اسید و n-متیل پیرولیدون تهیه شد. با افزایش نانوذرات آلومینا به پلی سولفون، روند کلی تراوایی در ساختار های مورد بررسی به صورت زیر می باشد: p (co2) >p (o2) >p .(n2) >p (ch4) همچنین روند کلی گزینش پذیری به ترتیب زیر است: co2/ch4> co2/n2> o2/n2افزایش نانوذرات آلومینا (از 0 تا 30 درصد وزنی) در پلی سولفون، منجر به افزایش تروایی دی اکسید کربن و متان به ترتیب به اندازه 40و 24 درصد و افزایش گزینش پذیری co2/ch4 به اندازه 13 درصد شدند. مقایسه نتایج تراوایی و گزینش پذیری جفت گازهای co2/ch4 و o2/n2 نشانگر بهبود راندمان غشاها با افزایش نانوذرات آلومینا می باشد.