تأثیر مواد افزودنی به محیط بسپارش بر ویژگی های گاز تراوایی غشاهای کامپوزیتی (TFC) با لایه بالایی پلی آمیدی تهیه شده به روش پلیمریزاسیون بین سطحی (IP)

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی فرایندهای پلیمریزاسیون

2 تهران، دانشگاه تربیت مدرس

3 تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی

چکیده

در این مقاله، تأثیر افزودن سدیم دو دسیل سولفات، به­ عنوان ماده سطح فعال، و کربنات سدیم،  به عنوان ماده پذیرنده اسید، به سامانه واکنشی پلیمریزاسیون بین سطحی بر ویژگی­ های لایه بالایی و همچنین رفتار جدایش گاز غشاهای کامپوزیتی لایه نازک پلی آمیدی  تهیه شده به روش پلیمریزاسیون بین سطحی مطالعه شد. نتیجه­ های به­ دست آمده از روش ­های پرتوسنجی فروسرخ و میکروسکوپ الکترونی روبشی  بر نقش مهم  افزودنی­ ها در تراکم ساختاری و ضخامت لایه بالایی دلالت داشت. بر این اساس، لایه بالایی نمونه تهیه شده در حضور هر دو افزودنی یاد شده، دارای بالاترین تراکم ساختاری و ضخامت و نمونه تهیه شده در نبود هر دو افزودنی دارای کم­ ترین ضخامت بود. همچنین، زبری سطح غشاهای تهیه شده با روش میکروسکوپی نیروی اتمی مطالعه و نشان داده شد که غشای تهیه شده در حضور سدیم کربنات، به تنهایی، بالاترین  و غشای تهیه شده در حضور هر دو افزودنی، کم­ترین زبری سطح (به­ترتیب برابر با 520 و 148 نانومتر) را دارا هستند.  داده های گاز تراوایی نشان داد که بالاترین  شدت تراوش کربن دی اکسید ( GPU2/25) در غشای دارای لایه بالایی تهیه شده در حضور سدیم کربنات،به تنهایی، رخ می دهد. این امر، به ضخامت کم و زیری سطح بالای لایه بالایی این غشا نسبت داده شد. همچنین، بالاترین گزینش پذیری برای کربن دی اکسید/ متان (برابر با 58) با استفاده از غشای کامپوزیتی تهیه شده با لایه بالایی پلیمری شده در حضور هر دو افزودنی به ­دست آمد. از سوی دیگر، برای کربن دی اکسید/ نیتروژن و کربن دی اکسید/اکسیژن  بالاترین گزینش پذیری ها (به ترتیب برابر با 63 و 54) با به­ کارگیری  غشای کامپوزیتی تهیه شده با لایه بالایی پلیمری شده در حضور سدیم دو دسیل سولفات، به تنهایی، به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] سنایی­پور، حمیدرضا؛ عبادی عموقین، آبتین؛ مقدسی، عبدالرضا؛ کارگری، علی؛ قنبری، داود؛ شیخی مهرآبادی، زهرا؛ قائمی، مجتبی؛ مطالعه خواص جداسازی گاز در غشای آلیاژی پلیمری جدید ABS/PVAc، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)30: 43 تا 51 (1390).

[2] آشوبی، فرزاد؛ موسوی، سید عباس؛ روستا آزاد، رضا؛ طراحی و ساخت یک واحد آزمایشگاهی برای جداسازی هیدروژن سولفید و کربن دی اکسید از متان با استفاده از تماس دهنده غشایی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)33: 21 تا 30 (1393).

[3] Soroush, A., Barzin, J., Barikani, M., Faqthizadeh, M. Interfacially Polymerized Polyamide Thin Film Composite Membranes: Preparation, Characterization and Performance Evaluation, Desalination, 287: 30-316 (2012).

[4] Yave W., Car A., Funari S., Nunes P., Peinemann K., CO2-Philic Polymer Membrane with Extremely High Separation Performance, Macromolecules, 43: 326-339 (2010).

[5] Zhou C., Shi Y., Sun C., Yu S., Liu M., Gao C., Thin-Film Composite Membranes Formed by Interfacial Polymerization with Natural Material Sericin and Trimesoyl Chloride for Nanofiltration, J. Membr. Sci., 471:381-391 (2014).

[6] Lee K., Zheng J., Bargeman G., Kemperman A., Benes N., pH Stable Thin Film Composite Polyamine Nanofiltration Membranes by Interfacial Polymerisation, J. Membr. Sci, 478:75-84 (2015).

[7] Ma R., Ji Y., Weng X., An Q., Gao C.,  High-Flux and Fouling-Resistant Reverse Osmosis Membrane Prepared with Incorporating Zwitterionic Amine Monomers via Interfacial PolymerizationDesalination, 381:100-110 (2016).

[8] Lau W.J., Ismail A.F., Misdan N., A Recent Progress in Thin Film Composite Membrane: A Review. Desalination, 287: 190-199 (2012).

[9] Misdan N., Lau W.J., Ismail A.F., Matsuura T., Rana D., Study on the Thin Film Composite Poly(piperazine-amide) Nanofiltration Membrane: Impacts of Physicochemical Properties of Substrate on Interfacial Polymerization Formation, Desalination, 344: 198-205 (2014). 

[10] Perera D.H.N., Song Q.,  Qiblawey H.,  Sivaniah E.,  Regulating the Aqueous Phase Monomer Balance for Flux Improvement in Polyamide Thin Film Composite Membranes, J. Membr. Sci, 487:74-82 (2015).

[11] Zhao J., Wang Z., Wang J., Wang S., Influence of Heat-Treatment on CO2 Separation Performance of Novel Fixed Carrier Composite Membranes Prepared by Interfacial Polymerization, J. Membr. Sci., 283:346-356 (2006).

[12] Xingwei Yu X., Wang Z., Wei Z., Yuan S., Zhao J., Wang J., Wang S., Novel Tertiary Amino Containing Thin Film Composite Membranes Prepared by Interfacial Polymerization for CO2 Capture, J. Membr. Sci., 362:265-278 (2010).

[13] Yuan F., Wang Z., Li S., Wang J., Wang S., Formation–Structure–Performance Correlation of Thin Film Composite Membranes Prepared by Interfacial Polymerization for Gas Separation, J. Membr. Sci., 421–422:327-341 (2012). 

[14] Li S., Wang Z., Yu X., Wang J., Wang S., High-Performance Membranes with Multi-permselectivity for CO2 Separation, Adv. Mater., 24:3196-3200 (2012).,

[15] Li S., Wang Z., Zhang C., Wang M., Yuan F., Wang J., Wang S., Interfacially Polymerized Thin Film Composite Membranes Containing Ethylene Oxide Groups for CO2 Separation, J. Membr. Sci., 436:121-131 (2013). 

[16] He W., Wang Z., Li W., Li S., Bai Z.,  Wang J., Wang S., Cyclic Tertiary Amino Group Containing Fixed Carrier Membranes for CO2 Separation, J. Membr. Sci., 476:171-181 (2015). 

[17] Klaysom C., Hermans S., Gahlaut A., Craenenbroeck S.,.Vankelecom I., Polyamide/Polyacrylonitrile (PA/PAN) Thin Film Composite Osmosis Membranes: Film Optimization, Characterization and Performance Evaluation, J. Membr. Sci., 445:25-39 (2013). 

[18] Hermans, S. Simplified Synthesis Route for Interfacially Polymerized Polyamide Membranes, J. Membr. Sci. 451: 148-156 (2014).

[19] سمسارزاده، محمد علی؛ وکیلی، اسحاق؛ تهیه و شناسایی غشاهای آمیخت های پلی یورتان - پلی دی متیل سیلوکسان/پلی آمید 12 - قطعه - پلی تتر امتیلن گلیکول برای جداسازی گاز، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (4)26: 337 تا 348 (1392).

[20] Semsarzadeh M.A., Ghalei B., Characterization and Gas Permeability of Polyurethane and Polyvinyl Acetate Blend Membranes with Polyethylene Oxide–Polypropylene Oxide  Block Copolymer, J. Member. Sci., 401-402: 97-108 (2012).

[21] Koolivand H., Sharif A., Razzaghi Kashani M., Karimi M., Koolivand Salooki M., Semsarzadeh M.A., Functionalized graphene oxide/polyimide nanocomposites as Highly CO2-Selective Membranes, J. Polym. Res., 21: 599, 1-12 (2014).