چکیده: در این مطالعه غشاهای جدا سازی گاز آمیزه ای پلی یورتان/پلی وینیل استات در حضور کوپلیمر پلورونیک با استفاده از روش تبخیر حلال تهیه گردیدند. آمیزه حاصل از تراوایی گاز دی اکسید کربن بالاتری نسبت به پلی یورتان خالص برخوردار بود. با افزایش کوپلیمر پلورونیک در محدوده 2-5/0 درصد وزنی ابعاد فاز پلی وینیل استات در آمیزه کاهش یافته ودر نتیجه تراوایی گازها افزایش یافت. با افزایش 4-2 درصد وزنی پلورونیک گزینش پذیری گازهای زوج گازهای co2/ch4 و co2/n2 افزایش یافت. نتایج تجربی تراوایی گازها با مدل تئوری افزایشی لگاریتمی پیش بینی شدند. ذرات جدید سیلیکا با استفاده از تترااتوکسی سیلان و در حضور پلی وینیل الکل وستیل تری متیل آمونیم بروماید با روش الگوگذاری عوامل سطحی تهیه شدند. ذرات سیلیکا ساخته شده از قطبیت بالاتری نسبت به ذرات سیلیکای رایج برخودار بودند. آزمون ft-ir حضور پلی وینیل الکل در ساختار ذرات را نشان داد. از ذرات ساخته در ماتریس پلی یورتان به منظور ساخت غشاهای مرکب استفاده شد. نتایج sem توزیع مناسب ذرات در ماتریس پلیمری را تایید کرد. نتایج تراوایی گازها نشان داد که با افزایش ذرات در غشاهای پلیمری، حلالیت گازهای مورد مطالعه افزایش و نفوذپذیری آنها کاهش می یابد. این تغییرات نتیجتا افزایش تراوایی گازدی اکسید کربن را به دنبال داشت. در غشاهای حاوی ذرات، افزایش در گزینش پذیری زوج گازهای co2/ch4 و co2/n2 مشاهده گردید. نتایج تجربی تراوایی با مدل ارائه شده بر اساس حلالیت ونفوذ بررسی گردید. ذرات مزوپور سیلیکا با ساختارهای مختلف mcm-41،mcm-48 و sba-16 تهیه شدند. این ذرات با آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان اصلاح شیمیایی شدند و در ساخت غشاهای مرکب با پلی یورتان به کار گرفته شدند. نتایج ft-ir وجود پیوند هیدروژنی بین سطح ذرات سیلیکا و گروه های یورتان را تایید کرد. افزایش ذرات مزوپور به ماتریس پلی یورتان منجر به افزایش دمای انتقال شیشه ای و پایداری حرارتی در آن گردید. با افزایش ذرات مزوپور حلالیت، نفوذ و تراوایی گازها در غشاهای مرکب افزایش یافت. نتایج تجربی با مدل ارائه شده بر اساس حلالیت ونفوذ بررسی گردید.

غشاهای پلیمری کاربرد گسترده ای در فرایند جداسازی گازی دارند ولی رابسون به کمک یک رابطه ی جایگزین محدودیت این نوع از غشاها را برای توسعه نشان داد. برای غلبه بر این محدودیت غشاهای زمینه مختلط از توزیع ذرات غیرآلی در پلیمرها ایجاد شدند. ویژگی های جداسازی منحصربه فرد این غشاها اگرچه توجه زیاد جهانی را به خود جلب کرده است ولی برخی از اثرات نامناسب ایجاد شده در این نوع از غشاها مانند چسبندگی ضعیف در سطح مشترک پلیمر-ذره سبب افت شدید خواص جداسازی می گردد. یکی از راه های ارائه شده برای غلبه بر این مشکل استفاده از عوامل اتصال سیلانی است. در این پژوهش نیز برای افزایش چسبندگی پلیمر-ذره و نیز برای پراکنده کردن مناسب ذرات در شبکه ی پلی اترسولفون سطح ذرات با دو عامل اتصال سیلانی یعنی 3-aminopropyltrimethoxysilane (aptms و (trimethylchlorosilane (tmcs به طور مجزا عامل دار شدند. ساختار، اندازه و کیفیت عامل دار شدن ذرات به کمک آزمون هایی از قبیل ft-ir ،xrd با زاویه کم، tga، جذب و دفع نیتروژن، dls و tem مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس آزمون هایی از قبیل ft-ir ، tga، waxd، sem و کشش سنجی نمونه¬ها بر روی غشاها صورت گرفته تا به ترتیب درک بهتری نسبت به برهم کنش ذرات و پلیمر، پایداری گرمایی غشاها، نقش پرکننده ها در بلورینگی، کیفیت توزیع ذرات در کامپوزیت ها و در نهایت خواص مکانیکی فصل مشترک به دست آید. تصاویر sem نشان داد که هر دو عامل اتصال سیلانی منجر به توزیع بهتر ذرات و تقریباً حذف حفرات غیر انتخابگر گردیده اند. این پدیده منجر به بهبود پایداری گرمایی و استحکام مکانیکی در قیاس با غشای خالص پلی اترسولفون شد. برای همه ی غشاهای خالص و زمینه مختلط تروایی ایده آل گازها (ch4، n2 ، o2 و co2) اندازه گیری شد. تقریباً برای تمامی غشاهای زمینه مختلط (در میزان بار یکسان) تراوش پذیری غشاهای زمینه مختلط با ذرات اصلاح نشده بالاتر از غشاهای زمینه مختلط با ذرات اصلاح شده است ولی گزینش پذیری¬ها دقیقاً روند معکوسی را نشان دادند. مقادیر متناظر تراوش پذیری ch4، n2 ، o2 و co2 در فشار bar 8 و دمای c°25، برای غشای زمینه مختلط شامل 20% وزنی از ذرات اصلاح شده با aptms به ترتیب برابر با 096/0، 11/0، 62/0 و 45/3 بارر و برای غشای زمینه مختلط با 20% وزنی از ذرات اصلاح نشده به ترتیب برابر 13/0، 15/0، 65/0 و 56/3 بارر بوده که در قیاس با 054/0، 056/0، 29/0 و 40/1 بارر برای غشای خالص افزایش چشمگیری را نشان دادند. در همان میزان بار گزینش پذیری¬های غشای زمینه مختلط با ذرات اصلاح شده¬ی aptms برابر با 64/35co2/ch4= 6/5=o2/n2 و گزینش پذیری¬های غشای زمینه مختلط با ذرات اصلاح نشده برابر با 46/26 =co2/ch4 و 21/4=o2/n2 گردید. افزایش در گزینش پذیری غشاهای اصلاح شده به حذف حفره¬های غیرانتخابگر و توزیع بهتر ذرات منسوب است. علاوه بر این، زیاد شدن بیش از انتظارگزینش پذیری co2 برای غشاهای زمینه مختلط با ذرات aptms اصلاح شده، نشانگر بر هم ¬کنش قوی گروه¬های آمینی با co2 از طریق ایجاد گروه¬های کربامات سطحی است.