بررسی تراوایی و گزینش¬پذیری مخلوط گازهای co2/ch4 و co2/h2 در غشا شبکه ترکیبی پلی متیل پنتین (pmp) و ترکیبات ساختار آلی- فلزی (mof)

در این رساله به بررسی عملکرد غشاهای شبکه ترکیبی pmp/mil 53 و pmp/nh2-mil 53 در جداسازی گازهای co2/ch4 و co2/h2 پرداخته شده است. به منظور مشخصه¬یابی ذرات mof و غشاهای حاصله از روش¬های xrd، ft-ir، tga، dma، dls، sem،¬ bet و آزمون جذب گاز استفاده شد. همچنین خواص گاز تراوایی غشاها با عبور گازهای خالص و مخلوط¬های گازی و محاسبه تراوایی، گزینش¬پذیری¬های¬ ایده¬آل و واقعی و محاسبه ضرایب نفوذ و حلالیت سنجیده و ارزیابی گشت.نتایج xrd و ft-ir نشان¬دهنده تشکیل فازها و پیوندهای مورد نظر بوده¬اند که موجب افزایش مقاومت حرارتی و مکانیکی شدند. عکس برداری sem از مقطع عرضی غشاها بیانگر پخش تقریبا یکنواخت ذرات mof به همراه سازگاری نسبتا مناسب بین ذره و پلیمر بوده است. داده¬های جذب گاز ذرات mof به وسیله معادله لانگمویر ارزیابی شدند تا اطلاعات دقیق¬تری از اثر این ذرات بر تراوایی گازها در غشاهای شبکه ترکیبی بدست دهند. نتایج تراوایی در حالت خالص و مخلوط گازی حاکی از افزایش چشمگیر مقادیر تراوایی co2 و گزینش¬پذیری¬های co2/ch4 و co2/h2 در ازای افزودن ذرات mof بوده است. افزایش فشار خوراک از 2 به bar 8 و افزودن ذرات mof تا %wt. 30 باعث شد که عملکرد غشاهای شبکه ترکیبی حد رابسون (1991) را در جداسازی co2/ch4 و co2/h2 در هر دو حالت تراوایی خالص و مخلوط گازی قطع کند. در بررسی جداسازی co2/ch4، غشای پلیمری حاوی %wt.30 از ذرات mil 53دارای تراوایی barrer 86/359 برای co2 و همچنین گزینش¬پذیری واقعی 91/20 در فشار bar 8 بوده است. این مقادیر برای غشای پلیمری حاوی %wt. 30 از ذرات nh2-mil 53 به ترتیب برابر با barrer 48/339 و 87/20 بوده است. جداسازی co2/h2 از طریق گزینش¬پذیری معکوس انجام گرفت به طوری که فاز تراوا غنی از co2 گشت. در جداسازی مخلوط co2/h2، غشای pmp حاوی %wt.30 از ذرات mil 53 تراوایی barrer 54/369 برای co2 و گزینش¬پذیری واقعی 37/21 را در فشار bar 8 از خود نشان داد. این مقادیر برای غشای حاوی %wt.30 از ذرات nh2-mil 53به ترتیب برابر یا barrer 22/360 و 44/24 بوده است.