نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقایسه عملکرد غشاهای الیاف میان تهی PVDF و PVDF-CTFE برای جذب گاز کربن دی اکسید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
شاهرخ قائدی
مسعود راهبری سی سخت
گروه مهندسی شیمی، واحد گچساران ، دانشگاه آزاد اسلامی ، گچساران، ایران
چکیده
دو نوع غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدن فلوراید و پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورو اتیلن به روش جدایش فازی تر ساخته شد و  عملکرد آن‌ها برای جذب گاز دی اکسید کربن با استفاده از محلول 1 مولار مونو اتانول آمین در سامانه تماس‌دهنده غشایی گاز-مایع مقایسه شد. هر دو نوع ساخته شده دارای یک ساختار اسفنجی شکل در نزدیکی سطح درونی غشا و یک ساختار انگشتی شکل در نزدیکی سطح بیرونی غشا می‌باشند با این تفاوت که ضخامت ساختار اسفنجی شکل و متراکم غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورو اتیلن از غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید بیش‌تر است. تخلخل کل غشاهای پلی وینیلیدین فلوئورید و پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورو اتیلن به ترتیب 49/75 و %51/69 اندازه‌گیری شد. فشار بحرانی ورود آب به روزنه­ های غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورواتیلن 5/9 بار و فشار بحرانی ورود آب به روزنه­ های غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید 7 بار می‌باشد. زاویه تماس آب با سطح غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورو اتیلن از غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید بیش‌تر است که بیانگر آبگریزی بیش‌تر این غشا می‌باشد. بیشینه شار جذب گاز کربن دی اکسید  3-10×2/7 و mol/m2s 3 -10×4/4 به ترتیب برای غشای الیاف میان تهی پلی وینیلیدین فلوئورید و پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورو اتیلن در شدت جریان جاذب ml/min 300 به دست آمد. از نتیجه‌های آزمایش جذب طولانی مدت گاز کربن دی اکسید  دیده شد که شار جذب گاز کربن دی اکسید  غشای پلی وینیلیدین فلوئورید 20 ساعت پس از آغاز فرایند با حدود % 85 کاهش بهmol/m2s4- 10×6/6 رسید.  شار جذب گاز کربن دی اکسید  غشای پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورواتیلن  70 ساعت پس از آغاز  فرایند با حدود % 15 کاهش به mol/m2s 10-4×5/8 رسید.
کلیدواژه‌ها
پلیمر پلی وینیلیدین فلوئورید
کوپلیمر پلی وینیلیدین فلوئورید-کلروتری فلوئورواتیلن
غشای الیاف میان تهی
فرایند جذب گاز کربن دی اکسید
تماس دهنده غشایی گاز-مایع
موضوعات
[1] Nasir Q., A Hybrid Membrane-Absorption Process for Carbon Dioxide Capture: Effect of Different Alkanolamine on Energy Consumption, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 39(5): 239-254 (2019).
[2] Rahbari-Sisakht M., Emadzadeh D., Ismail A.F., Korminouri F., Matsuura T., Mayahi A.R., Influence of Air-Gap Length on CO2 Stripping from Diethanolamine Solution and Water Performance of Surface Modified PVDF Hollow Fiber Membrane Contactor, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 37(4): 117-129 (2018).
[3] Shirzadeh-Gharacheh A., Rahbari-Sisakht M., Polyvinylidene Fluoride Hollow Fiber Mixed Matrix Membrane Contactor Incorporating Modified ZSM-5 Zeolite for Carbon Dioxide Absorption, RSC Advances, 6: 78865-78874 (2016).
[4] Bhown A.S., Freeman B. C., Analysis and Status of Post-Combustion Carbon Dioxide Capture Technologies, Environ. Sci. Technol., 45: 8624-8632 (2011).
[5] McLarnon C. R., Duncan J. L., Testing of Ammonia based CO2 Capture with Multi-Pollutant Control Technology, Energy Procedia, 1: 1027-1034 (2009).
[6] Favre E., Svendsen H.F., Membrane Contactors for Intensified Post-Combustion Carbon Dioxide Capture by Gas–Liquid Absorption Processes, J. Membr. Sci., 407–408: 1-7 (2012).
[7] Goh P., Naim R., Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Modification of Membrane Hydrophobicity in Membrane Contactors for Environmental Remediation, Sep. Purif. Technol., 227: 115721 (2019).
[8] Gabelman A., Hwang S.-T., Hollow Fiber Membrane Contactors, J. Membr. Sci., 159: 61-106 (1999).
[9] Wang R., Zhang H. Y., Feron P. H. M., Liang D. T., Influence of Membrane Wetting on CO2 Capture in Microporous Hollow Fiber Membrane Contactors, Sep. Purif. Technol., 46: 33-40 (2005).
[10] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Rana D., Matsuura T., A Novel Surface Modified Polyvinylidene Fluoride Hollow Fiber Membrane Contactor for CO2 Absorption, J. Membr. Sci., 415–416: 221-228 (2012).
[11] Xu Y., Li X., Lin Y., Malde C., Wang R., Synthesis of ZIF-8 based Composite Hollow Fiber Membrane with a Dense Skin Layer for Facilitated Biogas Upgrading in Gas-Liquid Membrane Contactor, J. Membr. Sci., 585: 238-252 (2019).
[12] Niknam M., Zare P., Keshavarz P., Experimental and Modeling Study of CO2 Absorption by L-Proline Promoted Potassium Carbonate using Hollow Fiber Membrane Contactor, Int. J. Greenh. Gas Con., 93: 102877 (2020).
[13] آشوبی ف.، موسوی س.ع.، روستا آزاد ر.، 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).
[14] Li J.-L., Chen B.-H., Review of CO2 Absorption using Chemical Solvents in Hollow Fiber Membrane Contactors, Sep. Purif. Technol., 41: 109-122 (2005).
[15] Zulhairun A.K., Ismail A.F., Matsuura T., Abdullah M.S., Mustafa A., Asymmetric Mixed Matrix Membrane Incorporating Organically Modified Clay Particle for Gas Separation, Chem. Eng. J., 241: 495-503 (2014).
[16] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Matsuura T., Development of Asymmetric Polysulfone Hollow Fiber Membrane Contactor for CO2 Absorption, Sep. Purif. Technol., 86: 215-220 (2012).
[17] Tarsa Z.A., Hedayat S., Rahbari-Sisakht M., Fabrication and Characterization of Polyetherimide Hollow Fiber Membrane Contactor for Carbon Dioxide Stripping from Monoethanolamine Solution, J. Membr. Sci. Res. (JMSR), 1: 118-123 (2015).
[18] Malek A., Li K., Teo W.K., Modeling of Microporous Hollow Fiber Membrane Modules Operated under Partially Wetted Conditions, Ind. Eng. Chem. Res., 36: 784-793 (1997).
[19] Li M.-H., Chang B.-C., Solubilities of Carbon Dioxide in Water + Monoethanolamine + 2-Amino-2-methyl-1-propanol, J. Chem. Eng. Data., 39(3): 448-452 (1994).
[20] Korminouri F., Rahbari-Sisakht M., Rana D., Matsuura T., Ismail A. F., Study on the Effect of Air–Gap Length on Properties and Performance of Surface Modified PVDF Hollow Fiber Membrane Contactor for Carbon Dioxide Absorption, Sep. Purif. Technol., 132: 601-609 (2014).
[21] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Matsuura T., Emadzadeh D., Long-Term Study of CO2 Absorption by PVDF/ZSM-5 Hollow Fiber Mixed Matrix Membrane in Gas–Liquid Contacting Process, J. Appl. Polym. Sci., 134(14): 44606-44614 (2017).