حمیدرضا سنایی پور

امروزه استفاده و انتشار بی‌رویه‌ی گاز دی‌اکسید کربن و الزامات جداسازی آن از گازهای دودکش نیروگاه‌های سوخت فسیلی و دیگر صنایع (از جمله تولید سیمان) به منظور کاهش گرمایش جهانی و جداسازی دی‌اکسید کربن با هدف شیرین‌سازی گاز طبیعی و جلوگیری از خوردگی خطوط لوله انتقال گاز، در پانورامای جهانی قابل رویت است. در میان همه‌ی فرآیندهای جداسازی CO2، فرآیندهای غشایی در سال‌های اخیر از جمله امیدوارکننده‌ترین روش‌ها به شمار می‌روند. نسل جدیدی از غشاها، تحت عنوان غشای شبکه آمیخته، رویکردهای خوبی در جداسازی CO2 داشته و رشد و گستردگی را تجربه کرده است. در پژوهش انجام شده، غشای شبکه آمیخته‌ای بر پایه‌ی ماتریمید 5218 (Matrimid®5218)، با بکارگیری ذرات Co-2-SM و با هدف جداسازی دی‌اکسید کربن از گازهای نیتروژن و متان ساخته شد و نتایج آن مورد ارزیابی قرار گرفتند. ذرات Co-2-SM درواقع زئولیت‌های NaY هستند که پس از 2 مرحله اصلاح داخلی و یک مرحله اصلاح سطحی تهیه شدند. دو مرحله‌ی اصلاح داخلی به ترتیب، تبادل یون‌های سدیم با کبالت و تشکیل کمپلکس فلز – آلی (افزودن عامل دی‌آمین به زئولیت NaY اصلاح شده) می‌باشند. در مرحله‌ی اصلاح سطحی، عوامل پیوندزننده‌ی سیلانی در سطح زئولیت اصلاح شده قرار گرفتند. آنالیزهای BET، XRD، FTIR-ATR، FESEM-EDX و DLS، به منظور بررسی و ارزیابی ذرات و غشاهای خام و شبکه آمیخته و همچنین مشخصات آن‌ها به کار گرفته شدند. افزون بر این‌ها، عملکرد غشاهای موردنظر با آزمون تراوایی گاز (برای سه گاز CO2، CH4 و N2) مورد سنجش واقع شدند. در ادامه، اثر محتوای ذرات پرکننده (0، 10، 15 و 20% وزنی) و فشار خوراک گاز (2 تا 10 بار) بر بازده جداسازی (CO2/CH4 و CO2/N2) غشاهای مورد نظر مطالعه و بررسی شدند. نتایج آزمون‌های مشخصه‌یابی ذرات اصلاح شده، به خوبی وجود عامل سیلان در سطح خارجی ذره را نشان می‌دهد. نتایج تراوایی گاز حاکی از آن است که اگرچه افزودن ذرات پرکننده‌ی اصلاح‌شده، گزینش‌پذیری CO2/CH4 و CO2/N2 را افزایش داد اما منجر به کاهش تراوایی CO2 شده است. غشای شبکه آمیخته‌ی حاوی 15% وزنی Co-2-SM، به عنوان غشای بهینه انتخاب شد و ماکزیمم گزینش‌پذیری را موجب شد. گزینش‌پذیری CO2/CH4 در فشار 10 بار، از 18/28 برای غشای ماتریمید خالص، به 83/68 برای غشای شبکه آمیخته‌ی بهینه (حدود 59%) افزایش یافت. همچنین، گزینش‌پذیری CO2/N2 در همان شرایط عملیاتی، از 88/17 به 59/48 (حدود 63%) بهبود یافت. این درحالی است که تراوایی CO2 در غشای شبکه آمیخته‌ی فوق الذکر، کاهش 11 درصدی را نمایان کرد.