ساخت و ارتقای کیفیت غشاءهای نانو کامپوزیت-پلیمری جهت جداسازی دی اکسید کربن از مخلوط گازها

در این پژوهش از تکنولوژی غشائی جهت شیرین سازی گاز طبیعی استفاده شده است. با حل کردن پلیمر ماتریمید 5218 در حلال کلروفرم و به روش قالب گیری از محلول غشاءهای ماتریمیدی خالص با ضخامت تقریبی 30 میکرومتر ساخته شد. تراوایی گازهای خالص دی اکسید کربن و متان از آنها بوسیله ی واحد غشائی جداسازی گاز مورد بررسی قرار گرفت. جهت افزایش تراوایی غشاءهای ماتریمیدی خالص، ماتریمید 5218 با برم دار شدن اصلاح شد. با ترکیب پلیمرهای اصلاح شده و تجاری غشاءهای ترکیبی ساخته شد. نتایج تراوایی گازهای خالص، افزایش تراوایی و کاهش انتخاب پذیری ایده آل (دی اکسید کربن به متان) غشاءهای ترکیبی نسبت به غشاءهای ماتریمیدی خالص را نشان داد. برای جلوگیری کردن از پدیده ی پلاستیزاسیون که تراوایی متان از غشاءها را افزایش داده و انتخاب پذیری آنها را کاهش می دهد، غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی تهیه گردید. نتایج تراوایی گازهای خالص، کاهش تراوایی و کاهش انتخاب پذیری ایده آل غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی نسبت به غشاءهای ماتریمیدی خالص را نشان داد. نانو و میکرو ذراتی (نانو ذرات شامل سیلیکا و میکرو ذرات شامل سیلیکا دی 300، سپیولایت، غربال مولکولی کربنی و زئولیت 13 ایکس) به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار گرفته شد. با اضافه کردن ذرات نام برده به محلول پلیمری 3/2% وزنی، غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته ساخته شد. تاثیر انواع و مقادیر مختلف پرکننده ها بر روی تراوایی و انتخاب پذیری ایده آل غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته بررسی شد. تراوایی و انتخاب پذیری ایده آل برخی از غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته نسبت به غشاءهای ماتریمیدی خالص افزایش یافت. با تصاویر میکروسکوپ الکترونیکی روبشی و میکروسکوپ نیرویی اتمی از سطح غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته، پخش شدن قابل قبول پرکننده ها و عدم تجمع آنها بررسی شد. با آنالیز طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز گروه های آمیدی در غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی و پیوند کربن با برم در پلیمر ماتریمید برمینه شده مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز تجزیه وزنی گرمایی نشان داد: در مقایسه با غشاءهای ماتریمیدی خالص، مقاومت حرارتی غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته و غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی افزایش و مقاومت حرارتی پلیمر ماتریمید برمینه شده کاهش یافت. علاوه بر این در مقایسه با غشاءهای ماتریمیدی خالص، دمای تجزیه غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته افزایش و غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی و ماتریمید برمینه شده کاهش یافت. آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی نیز نشان داد: در مقایسه با غشاءهای ماتریمیدی خالص، دمای گذار شیشه ای غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته و پلیمر ماتریمید برمینه شده افزایش یافت. آنالیز مقاومت کششی غشاءهای ماتریمیدی خالص، غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته و غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد: در مقایسه با غشاءهای ماتریمیدی خالص، مقاومت کششی غشاءهای ماتریمیدی حاوی اتصالات عرضی کاهش اما مقاومت کششی غشاءهای ماتریمیدی ماتریس آمیخته افزایش یافت.