بسپارش و بررسی عملکرد کوپلیمر پلی‌وینیل‌الکل ـ اکریلامید به عنوان بازدارنده سینتیکی هیدرات گازی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، صندوق پستی 1111-91775 مشهد، ایران

چکیده

در این پژوهش، کوپلیمر پیوندی پلی­وینیل ­الکل- اکریلامید با دو سامانه آغازگر شامل سریک آمونیوم ­نیترات و سامانه رداکس آمونیم ­پرسولفات/ سدیم متابی­ سولفیت سنتز شد. ساختار کوپلیمرهای پیوندی توسط طیف­ سنجی فروسرخ (FT-IR) و گرما وزن ­سنجی (TGA) تأیید شد. اثر بازدارندگی کوپلیمرهای به دست آمده (به عنوان بازدارنده های سینتیکی جدید هیدرات گازی) در مقایسه با پلی وینیل­ الکل در مخلوط گازی متانـ پروپان که هیدرات ساختار II را تشکیل می­ دهند مورد بررسی قرار گرفت. در همه آزمایش ­ها فشار اولیه 23 بار، دما ˚C2  و سرعت همزن 400 دور بر دقیقه تنظیم شد. همه مواد آزمایش شده سرعت تشکیل هیدرات را کاهش دادند و قدرت بازدارندگی آن‏ ها به ترتیب PVA-g-AAM2 > PVA > PVA-g-AAM1 بود. نتیجه­ های آزمایشگاهی و سینتیک تشکیل هیدرات نشان دادند که کوپلیمر پیوندی PVA-g-AAM1 سرعت متوسط رشد هیدرات را نسبت به تشکیل هیدرات با آب خالص، تا 11 درصد کاهش می‏ دهد. همچنین کوپلیمر پیوندی PVA-g-AAM2 این سرعت را تا 29 درصدکاهش داده که نشان دهنده پتانسیل مناسب تر آن به عنوان یک بازدارنده جدید سینتیکی سازگار با محیط زیست، است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sloan Jr E.D., Koh, C.  “Clathrate Hydrates of Natural Gases”, 3rd ed., CRC press, New York, (2007).

[2] Varaminian F., Abbasi nia Z., Modeling of Methane Hydrate Decomposition by Using Chemical Affinity, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 29(1): 125-131 (2010).

[3] پارسامهر، صدیقه؛ ورامینیان، فرشاد؛ روستا، هادی، بررسی اثر سینتیکی مبرد R22 در غلظت­های کم بر روی تشکیل هیدرات متان،  نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)32: 41 تا 45 (1392).

[4] موسوی صفوی، سید محمود؛ منطقیان، مهرداد؛ وفایی سفتی، محسن، بررسی پایداری هیدرات متان در شرایط مختلف دما و فشار، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30: 63 تا 70 (1390).

[5] Parmar A., Pvcap as Kinetic Hydrate Inhibitor in Gas-Water Systems, MSc thesis, University of Bergen, Norway; (2009).

[6] Wang S., “Investigation of Inhibition Performance of Kinetic Hydrates Inhibitors”, MSc Thesis, Curtin University; (2012).

[7] Peng  B.-Z., Sun C.-Y., Liu P., Liu Y.-T., Chen J., Chen, G.-J., Interfacial Properties of Methane/Aqueous VC-713 Solution under Hydrate Formation Conditions, J. Colloid Interface Sci., 336(2): 738-742 (2009).

[8] Reyes F.T., Guo L., Hedgepeth J.W., Zhang D., Kelland M.A., First Investigation of the Kinetic Hydrate Inhibitor Performance of Poly(N‑alkylglycine)s, Energy Fuels, 28(11): 6889−6896 (2014).

[9] Reyes F. T., Kelland M. A., Kumar N., Jia L.,  First Investigation of the Kinetic Hydrate Inhibition of a Series of Poly(β-peptoid)s on Structure II Gas Hydrate, Including the Comparison of Block and Random Copolymers, Energy Fuels, 29(2): 695−701 (2015).

[10] Villano L.D., Kommedal R., Kelland M.A., Class of Kinetic Hydrate Inhibitors with Good Biodegradability, Energy Fuels, 22(5): 3143–3149 (2008).

[11] Wu R., Aman Z. M., May E. F., Kozielski K. A., Hartley P. G., Maeda N., Sum A. K., Effect of Kinetic Hydrate Inhibitor Polyvinylcaprolactam on Cyclopentane Hydrate Cohesion Forces and Growth, Energy Fuels, 28(6): 3632−3637 (2014).

[12] Rajput F., “Synthesis and Use of Poly(Vinyl Alcohol) as a Kinetic Inhibitor for Gas Hydrate Inhibition”, MSc Thesis, McGill University; (2015).

[13] Kelland M.A., History of the Development of Low Dosage Hydrate Inhibitors, Review, Energy Fules, 20(3): 825-847 (2006).

[14] Marin E., Rojas J., Ciro Yh., A Review of Polyvinyl Alcohol Derivatives: Promising Materials for Pharmaceutical and Biomedical Applications, Afr. J. Pharm. Pharmacol., 8(24): 674-684 (2014).

[15] Taghizadeh M.T., Mehrdad A., Kinetic Study of Graft Polymerization of Acrylic Acid and Ethyl Methacrylate onto Starch by Ceric Ammonium Nitrate, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 25(1): 1-11 (2006).

[16] Geethanjali R., Fathima Sabirneeza A.A., Subhashini S., Water-Soluble and Biodegradable Pectin-Grafted Polyacrylamide and Pectin-Grafted Polyacrylic Acid: Electrochemical Investigation of Corrosion-Inhibition Behaviour on Mild Steel in 3.5% NaCl Media, Indi. J. Mat. Sci., 2014: 1-9 (2014).

[17] Aminabhavi T.M., Naik H.G., Synthesis of Graft Copolymeric Membranes of Poly(vinyl alcohol) and Polyacrylamide for the Pervaporation Separation of Water/Acetic Acid Mixtures. J. Appl. Polym. Sci., 83(2): 244–258 (2002).

[18] Fathi M., Farajollahi A.R., Entezami A.A.,Synthesis of Thermosensitive PVA-g-NIPAAM Nanohydrogels by Radiation Polymerization, New and Advanced Mat. Int. Congr., Isfahan, Iran, Islamic Azad University, Majlesi Branch; (2012).

[19] Mino G., Kaizerman S., A New Method for the Preparation of Graft Copolymers. Polymerization Initiated by Ceric Ion Redox Systems, J. Polym. Sci., 31(122): 242-243 (1958).

[20] Tudorachi N., Lipsa R., Copolymers Based on Poly(vinyl alcohol) and Acrylamide, J. Optoelectronics and Advanced Mat., 8(2): 659 – 662 (2006).

[21]  Lu Y., Jing R., Kong Q., Zhu P., Solid State Grafting Copolymerization of Acrylamide onto Poly(vinyl alcohol) Initiated by Redox System, J. Appl. Polym. Sci., 131(4): 1-7 (2014).

[22] Jha S.K., D’Souza S.F., Preparation of Polyvinyl alcohol-Polyacrylamide Composite Polymer Membrane by ɣ-Irradiation for Entrapment of Urease, J. Biochem and Biophy. Meth, 62(3): 215–218 (2005).

[23] Omidian H., Zohuriaan-Mehr M.J., Bouhendi H., Aqueous Solution Polymerization of Neutralized Acrylic Acid Using Na2S2O5/(NH4)2S2O8 Redox Pair System Under Atmospheric Conditions, Int. J. Polym. Mat. and Polym. Biomat., 52(4): 307–321 (2003).

[24]  Awada H., Daneault C., Chemical Modification of Poly(Vinyl Alcohol) in Water, Appli. Sci., 5(4): 840-850 (2015).

[25] Mishra B. N., Kishore J., Kanthwal M., Mehta I. K., Gamma Radiation Induced Graft Copolymerization of Vinyl Monomers onto Poly(viny1 alcohol), J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem., 24(9): 2209-2215 (1986).

[26] Da Silva D. A., De Paula R. C. M., Feitosa J. P. A., Graft Copolymerisation of Acrylamide onto Cashew Gum, Eur. Polym. J., 43(6): 2620–2629 (2007).

[27] Traaen, A.H., Some Investigations of Graft Copolymer Formation in Aqueous Solutions of Vinyl Acetate in the Presence of Polyvinyl Alcohol, J. Appl. Polym. Sci., 7(2): 581–589 (1963).

[28] Orakdogen, N., Okay, O., Influence of the Initiator System on the Spatial Inhomogeneity
in Acrylamide-Based Hydrogels, J. Appl. Polym. Sci., 103(5): 3228–3237 (2007).

[29] Roosta, H.,  Dashti, A., Mazloumi, H., Varaminian, F., Inhibition and Promotion Effects of Modified HECs and Modified Starches on the Growth Rate of Hydrate in Methane-Propane-Water System, J. Mol. Liq.,  243: 553–563, (2017).

[30] Willett, J. L., Finkenstadt, V. L., Initiator Effects in Reactive Extrusion of Starch–Polyacrylamide Graft Copolymers, J. Appl. Polym. Sci., 99(1): 52–58 (2006).

[31] Reyes, F.T., Kelland, M.A., Investigation of the Kinetic Hydrate Inhibitor Performance of a Series of Copolymers of N‑Vinyl Azacyclooctanone on Structure II GasHydrate, Energy Fuels, 27: 1314–1320 (2013).

[32] Ajiro, H., Takemoto, Y., Akashi, M., Chua, P. C., Kelland, M.A., Study of the Kinetic Hydrate Inhibitor Performance of a Series of Poly-(N-alkyl-N-vinylacetamide)s, Energy Fuels, 24: 6400–641.