حمیدرضا سنایی پور

افزایش روزافزون انتشار گازهای گلخانه‌ای، به ویژه دی‌اکسیدکربن (CO2)، به عنوان یکی از چالش‌های اساسی عصر حاضر مطرح می‌باشد که نیازمند توسعه فناوری‌های کارآمد برای جداسازی گازهاست. علاوه بر این، حذف CO2 از گاز طبیعی برای رعایت استانداردهای خط لوله انتقال گاز بسیار مهم است. در این میان، غشاهای پلیمری به دلیل مزایایی مانند مصرف انرژی پایین و هزینه عملیاتی مناسب، گزینه امیدبخشی محسوب می‌شوند. با این حال، محدودیت ذاتی این غشاها در موازنه بین نفوذپذیری و گزینش‌پذیری، کارایی آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. برای غلبه بر این چالش، غشاهای شبکه آمیخته (MMMs) با ترکیب شبکه پلیمری و پرکن‌های معدنی توسعه یافته‌اند که قابلیت غلبه بر محدودیت‌های غشاهای مرسوم را دارند. مطالعه حاضر برای بررسی عملکرد MMMs از طریق اصلاح سطح زئولیت Na-Y با مایع یونی [OMIM][PF6] به کمک ترکیبی از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (MD) و مدل‌سازی ریاضی بناگذاری شده و به دنبال درک رابطه بین ساختار و عملکرد این غشاها و بهینه‌سازی مورفولوژی از طریق کنترل پارامترهای مؤثر بر تراوایی و گزینش‌پذیری گازها و پیش‌بینی دقیق رفتار انتقال گاز می‌باشد. نتایج نشان داد که این رویکرد جدید موجب افزایش 89 درصدی تراوایی CO2 و بهبود 90 درصدی گزینش‌پذیری CO2/CH4 می‌شود. تحلیل‌های انجام شده مکانیسم‌های کلیدی انتقال گاز را از طریق بررسی انرژی جذب و توزیع حجم آزاد (FFV) شناسایی کرده است. همچنین مدل توسعه یافته چیو-گالند با دقت 99.5 درصد قادر به تخمین تراوایی گازهاست. این مطالعه محدوده بهینه بارگذاری زئولیت (5 درصد وزنی) را برای جلوگیری از تجمع ذرات و حفظ یکپارچگی غشا تعیین نموده است. یافته‌های این پژوهش با ارائه بینش‌های بنیادین درباره روابط ساختار-عملکرد در غشاهای شبکه آمیخته، گامی مؤثر در جهت توسعه نسل جدیدی از غشاهای کارآمد برای جداسازی CO2 برداشته است.