عزت اله جودکی

ساخت غشاهای شبکه‌آمیخته با استفاده از مایع های یونی جهت جداسازی دی اکسیدکربن از متان و نیتروژن افزودن یک جزء سوم با میل ترکیبی بالا نسبت به گاز دی‌اکسیدکربن در غشای شبکه آمیخته دوجزئی و حذف فضاهای خالی غیرگزینش‌گر در سطح مشترک پرکننده و شبکه پلیمری را می‌توان یک روش نوآورانه جهت بهبود عملکرد جداسازی گاز دی-اکسیدکربن از گازهای متان و نیتروژن توسط غشای شبکه آمیخته در نظر گرفت. در این پژوهش، با استفاده از ویژگی‌های برجسته پلیمر پباکس1657، مایع یونی 1- ‌‌‌‌بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم استات([BMIM][AC])، مایع‌یونی1-هگزیل-3-متیل-ایمیدازولیوم بیس(تری ‌فلوئورومتیل سولفونیل) ایمید([HMIM][NTF2])، نانولوله‌های‌کربنی چندجداره عامل‌دارشده با گروه هیدروکسیل (MWCNT-OH) و نانوذرات اکسیدآلومینیوم(AL2O3) چهارگروه غشای شبکه آمیخته سه‌جزئی جدید برای بهبود عملکرد جداسازی گاز دی‌اکسیدکربن از گازهای سبک متان و نیتروژن ساخته شد. غشاهای ساخته شده توسط آزمون‌های مشخصه‌یابی FESEM، DSC، FTIR-ATR و XRD مورد ارزیابی قرارگرفتند. آزمون‌های تراوایی گاز بر روی غشای پلیمری خالص، غشاهای ترکیبی پلیمر- ‌مایع یونی و همچنین غشاهای شبکه آمیخته‌ی دوجزئی و سه‌جزئی در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار گاز 4 تا10 بار انجام گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که افزودن مایع یونی به غشاهای شبکه آمیخته دوجزئی، به دلیل برهمکنش میان گاز دی‌اکسیدکربن و بخش‌های قطبی مایع یونی و ایجاد سازگاری بهتر بین نانوذرات ‌معدنی و شبکه پلیمر منجر به بهبود عملکرد جداسازی گاز دی‌اکسیدکربن از گازهای سبک متان و نیتروژن گردید. به‌گونه‌ای که در غشاهای شبکه آمیخته سه‌جزئی تهیه شده با پلیمر پباکس1657، نانوذراتAL2O3 و مایع یونی[BMIM][AC] (غشاهای گروه اول)، غشای بهینه با افزودن 15 درصد وزنی مایع یونی[BMIM][AC] و 6 درصد وزنی نانوذراتAL2O3 (بر مبنای وزن پلیمر) در شبکه پلیمر پباکس به دست آمد، مقدار تراوایی دی اکسیدکربن در این غشا در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار 10 بار به 42/166 بارر رسید که نسبت به غشای پلیمری خالص (39/115 بارر) 44 درصد بیشتر می‌باشد. گزینش‌پذیری ایده‌آل جفت ‌گازهایCO2/N2 و CO2/CH4 برای این غشای شبکه آمیخته به‌ترتیب 18/81 و14/25 بدست آمد که نسبت به گزینش‌پذیری غشای پلیمری خالص (40/63 و 93/19 ) به‌ترتیب 28 و 26 درصد افزایش یافت. همچنین، بهترین عملکرد جداسازی در غشاهای شبکه آمیخته سه‌جزئی Pebax/AL2O3/[HMIM][NTF2] (غشاهای گروه دوم) در بارگذاری10 درصد وزنی مایع یونی [HMIM][NTF2] و 6 درصد وزنی نانوذرات Al2O3 در شبکه پلیمر پباکس بدست آمد، تراوایی گاز دی‌اکسیدکربن و گزینش‌پذیری ایده‌آل جفت گازهایCO2/N2 و CO2/CH4 به‌ترتیب90/173 بارر، 98/77 و 29/24 اندازه‌گیری و محاسبه گردید که به ترتیب50، 23 و22 درصد نسبت به غشای خالص پلیمری افزایش یافت. نتایج آزمون تراوایی گازها نشان داد که غشاهای شبکه آمیخته سه‌جزئی که با افزودن مایع یونی [BMIM][AC] و پرکننده(MWCNT-OH) در شبکه پلیمری پباکس تهیه شده ‌بودند(غشاهای گروه سوم)، غشای بهینه با افزودن 20 درصد وزنی مایع یونی[BMIM][AC] و2 درصدوزنیMWCNT-OH در شبکه پلیمر به دست آمد، تراوایی گاز دی‌اکسیدکربن در این غشا به مقدار 54/182 بارر رسید که 58 درصد نسبت به غشای پلیمری خالص بیشتر می‌باشد، همچنین گزینش‌پذیری جفت ‌گازهای CO2/N2 وCO2/CH4 به‌ترتیب 68/78 و14/25 بدست آمد که 24 و 26 درصد نسبت به غشای خالص پلیمری بالاتر می‌باشد. در نهایت، غشای شبکه آمیخته سه‌جزئی که با بارگذاری 2 درصد وزنی پرکننده MWCNT-OH و 15 درصد وزنی مایع یونی[HMIM][NTF2] تهیه شده بود، بهترین عملکرد جداسازی غشاهای شبکه آمیخته سه جزئی Pebax/MWCNT-OH/[HMIM][NTF2] (غشاهای گروه چهارم) را نشان داد، بطوریکه تراوایی گاز دی‌اکسیدکربن و گزینش‌پذیری جفت -گازهای CO2/N2 و CO2/CH4 به‌ترتیب 26/187 ،13/82 و41/25 بدست آمد که 62، 30 و27 درصد نسبت به غشای خالص پلیمری پباکس 1657 افزایش یافت.