جداسازی گازهای دی- اکسیدکربن و متان با استفاده از غشای پلیمری آلیاژ پلی وینیل الکل

این پژوهش شامل تهیه غشاهای آلیاژ پلی وینیل الکل برپایه ی پلی یورتان و همچنین غشاهای نانو کامپوزیت پلی یورتان/ پلی وینیل الکل/ سیلیکا به منظور بررسی تراوایی گازهای دی اکسیدکربن و متان می باشد. پلی وینیل الکل در وزن های مختلف 15000، 60000 و 200000 گرم بر مول به منظور تهیه غشاهای آلیاژی تهیه شدند. اثر وزن مولکولی پلی وینیل الکل، ترکیب درصد آلیاژ و درصد وزنی نانو ذرات سیلیکا بر خواص تراوایی گازهای دی اکسید کربن و متان مورد بررسی قرار گرفت. همه غشاها توسط روش جدایش فازی گرمایی تهیه شدند. در مرحله نخست به منظور بررسی اثر وزن مولکولی پلی وینیل الکل بر خواص تراوایی گاز غشاهای آلیاژی پلی یورتان / پلی وینیل الکل، تمامی آلیاژهای پلیمری در ترکیب درصد پلی یورتان:پلی وینیل الکل، 10:90 تهیه شدند. خواص فیزیکی و شیمیایی غشاهای آلیاژی تهیه شده توسط آزمون های XRD، FT-IR و SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف سنجی FT-IR غشاهای آلیاژی تهیه شده نشان می دهد که با ورود پلی وینیل الکل به بستر پلی یورتان، جدایش فازی موجود بین قطعه سخت و نرم کاهش می یابد که ناشی از ایجاد پیوند هیدروژنی بین گروه OH پلی وینیل الکل و گروه N-H موجود در قطعه سخت پلی یورتان می باشد. نتایج بدست آمده از آزمون پراش پرتو ایکس نشان می دهد که میزان بلورینگی آلیاژهای تهیه شده با افزایش وزن مولکولی پلی وینیل الکل کاهش می یابد. تصاویر SEM تهیه شده نشان می دهد که آلیاژهای پلی یورتان/پلی وینیل الکل، آلیاژهای امتزاج ناپذیر سازگار بوده که با افزایش وزن مولکولی پلی وینیل الکل سازگاری آنها افزایش می یابد. در ادامه، پلی وینیل الکل با وزن مولکولی 200000 گرم بر مول به منظور اثر ترکیب درصد آلیاژ بر خواص تراوایی گاز انتخاب و غشاهای آلیاژی هدف در ترکیب درصدهای متفاوت تهیه شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون FT-IR نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی وینیل الکل در غشاهای تهیه شده، جدایش فازی بین قطعه سخت و نرم پلی یورتان کاهش می یابد. تصاویر SEM نمونه های تهیه شده نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی وینیل الکل، همگنی نمونه ها و همچنین مشخصه شکست ترد در نمونه ها افزایش می یابد. نتایج عبور گازها نشان می دهد که با افزایش مقدار پلی وینیل الکل در غشاهای آلیاژی، تراوایی گازها کاهش و گزینش پذیری افزایش می یابد. پس از انتخاب غشا آلیاژ مناسب، به منظور بررسی اثر نانو ذرات سیلیکا بر خواص تراوایی غشاهای نانو کامپوزیتی پلی یورتان/ پلی وینیل الکل/ سیلیکا بر پایه غشاهای آلیاژی تهیه شد و تراوایی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش نانو ذرات با درصدهای وزنی 2/5، 10 و 20 در غشاهای آلیاژی منجر به کاهش تراوایی گازها و افزایش گزینش پذیری شد. بهترین گزینش پذیری مربوط به غشای نانو کامپوزیت PU/PVA200-10-S20 با مقدار 15/21 می باشد. بر اساس نمودار رابسون بهترین غشا PU/PVA200-10-S10 شناخته شد.

کلیدواژه ها:

غشای آلیاژی ، غشای نانوکامپوزیتی ، پلی وینیل الکل ، پلی یورتان ، سیلیکا ، تراوایی گاز ، دی اکسیدکربن ، متان