ساخت غشا غربال مولکولی کربنی نانو ساختار جهت جداسازی co2 از جریانات گازی

در این تحقیق، غشاهای غربال مولکولی کربنی پیشرفته از ترکیب pbi و چند پلی ایمید (کاپتون، یوآی پی و پی84) به منظور کاربردهای جداسازی گاز ساخته شد. پیش ماده های پلیمری به عنوان فیلم های متراکم تخت و در سه ترکیب (یعنی، 75/25، 50/50، 25/75 درصد وزنی) تهیه شدند. غشاهای غربال ملکولی کربنی از پیرولیز این پیش ماده های پلیمری با پروتکل های معین و مجزا بدست آمدند. با تعیین سه پروتکل، پیرولیز با دماهای نهایی (580 تا 800 درجه سانتیگراد) و شرایط متفاوت خلا انجام و در نتیجه به بررسی حصول غشاهای کربنی با کارآمدی بالا در این شرایط متفاوت و بهبود عملکرد آن پرداخته شد. در بخش دیگری از این تحقیق با استفاده از تجزیه و تحلیل آماری و با توجه به طراحی آزمایش ها با چهار متغیر، شامل نوع پیش ماده(x1)، ترکیب درصد پیش ماده و پلیمر اصلی(x2)، دمای نهایی پیرولیز (x3) و درجه خلا در محیط پیرولیز (x4) طراحی انجام شده و متغیرهای پاسخ، شامل نفوذ پذیری گازهای ch4،co2 ،o2 و n2 و همچنین گزینش پذیری co2/ch4، co2/n2، n2/ch4 و o2/n2 با چند جمله ای های درجه دوم و سوم بر حسب متغیرهای طراحی (متغیرهای مستقل x1، x2، x3 و x4)، مدل سازی شده است. در این مطالعه، برای بررسی مواردی چون محاسبه tg تک تک پلیمرها و ترکیب پیش ماده ها از تجزیه و تحلیل dsc، به منظور بررسی روند تغییرات در کاهش وزن در مدت پیرولیز و همچنین تعیین میزان پایداری حرارتی نمونه ها از تجزیه و تحلیل tga و برای مطالعه خصوصیات ساختاری غشاها و همچنین میانگین d-spacing از تجزیه و تحلیل xrd استفاده و شناسایی مرفولوژی با تجزیه و تحلیل sem انجام شده است. همچنین نفوذپذیری و گزینش پذیری گازهای خالص هیدروژن، دی اکسیدکربن و متان، برای تمامی غشاهای ساخته شده با توجه به پارامترهای مطرح شده، اندازه یری شده است. نتایج نشان می دهند، اثر افزایش دمای پیرولیز بر روی نفوذپذیری گاز، منفی (کاهش می دهد) و بر روی گزینش پذیری گاز، مثبت است. همچنین افزایش دمای پیرولیز منجر به افزایش فشردگی، افزایش چگالی، افزایش خاصیت بلورین غشا کربنی و کاهش فاصله متوسط بین لایه های گرافیتی کربن نیز می گردد. همچنین در قسمت دیگری از این رساله، مدل ریاضی ارائه شده برخلاف سایر مدل های دیگر، کلیه شرایط موجود در یک غشا را مدنظر قرارداده و به این ترتیب مدل سازی غشاهای کربنی را منطبق بر واقعیت می سازد.