مطالعه خواص جداسازی گاز در غشای آلیاژی پلیمری جدید ABS/PVAc

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 اراک، دانشگاه اراک، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی شیمی، صندوق پستی 875 ـ 38156

2 ماهشهر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، واحد ماهشهر، گروه مهندسی پتروشیمی، صندوق پستی 415

3 اراک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

4 کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشکده علوم، گروه شیمی

چکیده

جداسازی گاز کربن دی اکسید به منظور کنترل نشر آن در گازهای اتلافی و گاز خروجی دودکش ها، ارتقای گاز طبیعی، بازیافت گاز زیرزمینی و ازدیاد برداشت نفت مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. در این راستا، در طی این پژوهش، غشاهای آلیاژی جدیدی از اکریلونیتریل ـ بوتادی‌ان ـ استایرن (ABS) و پلی وینیل استات (PVAc ) تهیه شدند. سپس اثر شرکت دادن ترکیب درصدهای متفاوت پلی وینیل استات بر تراوایی گازهای کربن دی‌اکسید، متان و نیتروژن بررسی شد. نتیجه‌ ها نشان داد که بالاترین مقدار تراوایی کربن دی اکسید در میزان پلی وینیل استات 10 % وزنی رخ می دهد. بالاترین گزینش پذیری برای کربن دی اکسید/ متان در میزانپلی وینیل استات 20 % برابر 29 و برای کربن دی اکسید/ نیتروژن در30 % برابر 41/40 می باشد. تلفیقی از اثر گروه‌های قطبی استات در پلی وینیل استات، متراکم شدن ساختار غشاء در حضور پلی وینیل استات با وزن ملکولی بالا، و میزان اکریلونیتریل و بوتادی‌ان انعطاف پذیر ABSباعث این رخدادها شده است. هم چنین، بررسی اثر فشار بر تراوایی نشان داد که با تغییر فشار از 2 تا 8 بار، تغییر قابل توجهی در داده های تراوایی ایجاد نمی شود. در مجموع، غشاهای تهیه شده برای جداسازی کربن دی اکسید/ نیتروژن بهتر از کربن دی اکسید/ متان بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kesting R.E., Fritzsche A.K., “Polymeric Gas Separation Membranes”, John Wiley & Sons, New York, (1993).

[2] Zhang J., Webley P.A., Xiao P., Effect of Process Parameters on Power Requirements of Vacuum Swing Adsorption Technology for CO2 Capture from Flue Gas, Energy Conversion and Management, 49, p. 346  (2008).

[3] Powell C.E., Qiao G.G., Polymeric CO2/N2 Gas Separation Membranes for the Capture of Carbon Dioxide from Power plant Flue Gases, J. Membr. Sci., 279, p. 1 (2006).

[4] Hu X., Tang J., Blasig A., Shen Y., Radosz M., CO2 Permeability, Diffusivity and Solubility in Polyethylene Glycol-Grafted Polyionic Membranes and Their CO2 Selectivity Relative to Methane and Nitrogen, J. Membr. Sci., 281, p. 130 (2006).

[5] Du R., Feng X., Chakma A., Poly(N,N-Dimethylaminoethyl Methacrylate)/Polysulfone Composite Membranes for Gas Separations, J. Membr. Sci., 279, p. 76 (2006).

[6] Charmette C., Sanchez J., Gramain Ph., Rudatsikira A., Gas Transport Properties of Poly(Ethylene Oxide-Coepichlorohydrin) Membranes, J. Membr. Sci., 230, p. 161 (2004).

[7] Sadeghi M., Khanbabaei Gh., Dehaghani A.H.S., Sadeghi M., Aravand M.A., Akbarzade M., Khatti S., Gas Permeation Properties of Ethylene Vinyl Acetate-Silica Nanocomposite Membranes, J. Membr. Sci., 322, p. 423 (2008).

[8] Tan B., Bray C.L., Cooper A.I., Fractionation of Poly(Vinyl Acetate) and the Phase Behavior of End-Group Modified Oligo(vinyl acetate)s in CO2, Macromolecules, 42, p. 7945 (2009).

[9] Gozzelino G., Malucelli G., Permeation of Methanol/Methyl-t-Butyl Ether Mixtures Through Poly(Ethylene-co-Vinyl Acetate) Films, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 235, p. 35 (2004).

[10] Joseph A., Mathai A.E., Thomas S., Sorption and Diffusion of Methyl Substituted Benzenes Through Cross-Linked Nitrile Rubber/Poly(Ethylene co-Vinyl Acetate) Blend Membranes, J. Membr. Sci., 220, p. 13 (2003).

[11] Bai Y.X., Qian J.W., An Q.F., Zhu Zh.H., Zhang P., Pervaporation Characteristics of Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer Membranes with Different Composition for Recovery of Ethyl Acetate from Aqueous Solution, J. Membr. Sci., 305, p. 152, (2007).

[12] Bai Y.X., Qian J.W., Zhao Q., Zhu Zh.H., Zhang P., Effect of Formation Conditions of Poly(Ethylene-co-Vinyl Acetate) Membrane on the Membrane Physical Structure and Pervaporation Properties in the Recovery of Ethyl Acetate from Aqueous Solution, J. Membr. Sci., 299, p. 45, (2007).

[13] Bai, Y.X. Qian, J.W. Sun H.B., An Q.F., Dilute Solution Behavior of Partly Hydrolyzed Poly(Vinyl Acetate) in Selective Solvent Mixtures and the Pervaporation Performance of Their Membranes in Benzene /Cyclohexane Separation, J. Membr. Sci., 279, p. 418 (2006).

[14] An Q.F., Qian, J.W. Sun H.B., Wang L.N., Zhang L., Chen H.L., Compatibility of PVC/EVA Blends and the Pervaporation of Their Blend Membranes for Benzene/Cyclohexane Mixtures, J. Membr. Sci., 222, p. 113 (2003).

[15] Marais S., Saiter J.M., Devallencourt C., Nguyen Q.T., Metayer M., Study of Transport of Small Molecules Through Ethylene-co-Vinyl Acetate Copolymers Films. Part B. CO2 and O2 Gases, Polym. Test., 21, p. 425 (2002).

[16] Marais S., Bureau E., Gouanve F., Ben Salem E., Hirata Y., Andrio A., Cabot, C. Atmani H., Transport of Water and Gases Through EVA/PVC Blend Films-Permeation and DSC Investigations, Polym. Test., 23, p. 475 (2004).

[17] Mousavi S.A., Sadeghi M., Hashemi M.M.Y.M., Chenar M.P., Azad R.R., Sadeghi M., Study of Gas Separation Properties of Ethylene Vinyl Acetate (EVA) Copolymer Membranes Prepared via Phase Inversion Method, Sep. Purif. Technol., 62, p. 642 (2008).

[18] Kumar S.A., Yuelong H., Yumei D., Le, Y. Kumaran M.G., Thomas S., Gas Transport Through Nano Poly(ethylene-co-Vinyl Acetate) Composite Membranes, Ind. Eng. Chem. Res., 47, p. 4898 (2008).

[19] Olabisi O., Robeson L.M., Shaw M.T., “Polymer–Polymer Miscibility”, Academic Press, New York, (1979).

[20] Paul D.R., Newman S., “Polymer Blends”, vol. 1, Academic Press, New York, (1978).

[21] Whelan T., “Polymer Technology Dictionary”, 1st Ed., Chapman&Hall, UK, (1994).

[22] Marchese J., Garis E., Anson M., Ochoa N.A., Pagliero C., Gas Sorption, Permeation and Separation of ABS Copolymer Membrane, J. Membr. Sci., 221, p. 185 (2003).

[23] Ebadi Amooghin A., Sanaeepur H., Moghadassi A.R., Kargari, A. Ghanbari D., Sheikhi Mehrabadi Z., Modification of ABS Membrane by PEG for Capturing Carbon Dioxide from CO2/N2 Streams, Sep. Sci. Technol., 45, p. 1385 (2010).

[24] Teplyakov V., Meares P., Correlation Aspects of the Selective Gas Permeabilities of Polymeric Materials and Membranes, Gas Sep. Purif., 4, p. 66 (1990).

[25] Bos A., Pünt I.G.M., Wessling M., Strathmann H., CO2-Induced Plasticization Phenomena in Glassy Polymers, J. Membr. Sci., 155, p. 67 (1999).