مطالعه مولکولی افزودن سلولز در غشاهای پلی اتر بلاک آمید برای جداسازی دی اکسید کربن

گرمایش جهانی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای، به ویژه دی اکسید کربن (CO۲)، یکی از چالش های اساسی زیست محیطی عصر حاضر است و توسعه فناوری های کارآمد برای جداسازی این گاز ضروری می باشد. در این پژوهش، اثر افزودن سلولز بر خواص ساختاری و عملکرد جداسازی CO۲ غشای پلی اتر بلاک آمید (PEBA) با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی گردید. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار Materials Studio و میدان نیروی COMPASSII انجام شد. سلول های آمورف برای غشای خالص PEBA و غشای حاوی سلولز ساخته شده و پس از بهینه سازی انرژی و تعادل دهی تحت مجموعه آماری NPT به مدت ۱۰۰۰ پیکوثانیه، اجراهای اصلی تحت مجموعه آماری NVT به مدت ۳۰۰۰ پیکوثانیه انجام گردید. ضریب حلالیت (S) با روش مونت کارلو در مجموعه گراند کانونیکال (GCMC) و ضریب نفوذ (D) از شیب نمودار جابجایی میانگین مربعی (MSD) محاسبه شد. نتایج نشان داد که افزودن سلولز چگالی غشا را از ۱۱۵/۱ به ۱۱۱/۱ گرم بر سانتی متر مکعب و کسر حجم آزاد را از ۱۱۵/۰ به ۱۱۹/۰ رساند. ضریب نفوذ CO۲ از ۷۰/۰ به ۶۵/۰ × ۶-۱۰ سانتی متر مربع بر ثانیه کاهش یافت (افت ۱/۷ درصد)، در حالی که ضریب حلالیت CO۲ از ۱۶۷ به ۲۵۰ × ۴-۱۰ سانتی متر مکعب (STP) بر سانتی متر مکعب پلیمر بر سانتی متر جیوه افزایش نشان داد (افزایش ۷/۴۹ درصد). این افزایش چشمگیر در حلالیت ناشی از حضور گروه های هیدروکسیل در ساختار سلولز است که برهمکنش های قوی با مولکول های CO۲ برقرار می کنند.

کلیدواژه ها:

پلی اتر بلاک آمید ، سلولز ، شبیه سازی مولکولی