نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی ویژگی های عبوردهی غشای نانو کامپوزیتی PEBA/PVA با کاربرد نانو لوله کربنی برای جداسازی CO2 و CH4

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
احمد بحرینی 1
آرزو قادی 1
حبیب اله بحرینی 2
راضیه عظیم پناه 3
1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، مازندران، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، اصفهان، ایران
3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران
چکیده
در این پژوهش جداسازی گازهای متان و کربن دی اکسید با استفاده از غشاهای نانوکامپوزیتی شامل پلی اتر بلاک آمید و پلی وینیل الکل به عنوان پلیمر، همراه با نانو لوله کربنی چند دیواره مورد بررسی قرارگرفت. نتیجه­ های پژوهش­ های بسیار نشان می‌دهد ترکیب های پلی اتر بلاک آمید کارایی بسیار خوبی در ساخت غشاهای پلیمری در زمینه جداسازی گاز دارند. با این حال تلاش ­ها برای بهبود ویژگی ­های تراوش­پذیری و انتخاب­ پذیری این گونه غشاها در حال انجام است. در این پژوهش غشای ساخته شده با استفاده از روش قالب ­گیری محلول و با ترکیب درصد 80 به 20 برای پلی اتر بلاک آمید / پلی وینیل الکل ساخته شد و از نانو لوله کربنی به میزان 5/0 ، 1 و 2 درصد وزنی استفاده شد. ریخت شناسی و ساختار غشاهای ساخته شده به وسیله آزمون­ های XRD،FT-IR ، FE-SEM و TGA موردبررسی قرار گرفت. اندازه­ گیری میزان تراوش ­پذیری غشاهای ساخته شده با استفاده از روش فشار ثابت - حجم متغیر انجام گرفت. با افزایش فشار تا 8 بار، میزان تراوش­ پذیری گاز کربن دی اکسید و متان افزایش یافت و بیش­ترین میزان تراوایی برای گازهای کربن دی اکسید و متان به ترتیب 426و 44/36 بارر بود. میزان انتخاب­پذیری برای گازهای دوتایی کربن­دی اکسید- متان  با افزایش مقدار نانو ذره افزایش یافت و بیش­ترین مقدار در غشای شامل 2 درصد نانو لوله کربنی و  فشار 8 بار به میزان 69/11 دیده شد.
کلیدواژه‌ها
جداسازی گاز
پلی اتر بلاک آمید
پلی وینیل الکل
نانو لوله کربنی چند جداره

موضوعات

[1] Robson L.M., The Upper Bound Revisited, Journal of Membrane Science., 320: 390-400 (2008).
[2]  Li B., Duan Y., Luebke D., Morreale B., Advances in CO2 Capture Technology: A Patent Review, Applied Energy., 102: 1439-1447 (2013).
[3] Powell C. E., Qiao G. G., Polymeric CO /N Gas Separation Membranes for the Capture of Carbon Dioxide From Power Plant Ue Gases, Journal of Membrane Science, 279: 1-49 (2006).
[4] Ren X., Ren J., Li H., Feng S. Deng M., Poly (Amide- -B-Ethylene Oxide) Multilayer Composite Mem-Brane for Carbon Dioxide Separation, International Journal of Greenhouse Gas Control, 8: 111-120 (2012).
[5] Abedini R., Mosayebi A., Mokhtari M., Improved CO2 Separation of Azide Cross Linked PMP Mixed Matrix Membrane Embedded by Nano CuBTC Metal Organic Framework, Process Safety and Environmental Protection, 114: 229-239 (2018).
[6] Wang S., Liu Y., Huang S., Wu H., Li Y., Tian Z., Jiang Z., Pebax-PEG-MWCNT Hybrid Membranes with Enhanced CO2 Capture Properties, Journal of Membrane Science, 460: 62–70 (2014).
[7] Jazebizadeh M.H.,  Khazraei S., Investigation of Methane and Carbon Dioxide Gases Permeability Through PEBAX/PEG/ZnO Nanoparticle Mixed Matrix Membrane, Silicon, 9(5): 775–784 (2017).
[8] Saadati J., Pakizeh M., Separation of Oil/Water Emulsion Using a New PSf/Pebax/F-MWCNT Nanocomposite Membrane, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 71: 265–276 (2017).
[9] Azizi N., Arzani M., Mahdavi H.R.,  Mohammadi T., Synthesis and Characterization of Poly(Ether-Block-Amide) Copolymers/Multi-Walled Carbon Nanotube Nanocomposite Membranes for CO2/CH4 Separation, Korean Journal of Chemical Engineering, 34(9): 2459–2470 (2017).
[10] Kristin S., PVA/Nanocellulose Nanocomposite Membranes for CO2 Separation from Flue Gas, International Journal of Greenhouse Gas Control, 81: 93–102 (2019).
[11] Zhao D., Ren J., Wang Y., Qiu Y., Li H., Hua K., Li X, Ji J., Deng M., High CO2 Separation Performance of Pebax®/CNTs/GTA Mixed Matrix Membranes, Journal Membrane Science, 521: 104–113 (2017).
[12] Kheirtalab M., Abedini R., GhorbaniM., Investigation of Performance of Pebax / Poly(vinyl Alcohol) Blend Membrane for Carbon Dioxide Separation from Nitrogen, Journal Applied Research in Chemical – Polymer Engineering, 55-69 (2020).
[13] Zhao C., Ji L., Liu H., Hu G., Zhang Z., Yang M., Yang Z., Functionalized Carbon Nanotubes Containing Isocyanate Groups, Journal of solid state chemistry, 177: 4394-4398 (2004).
[14] Mphahlele N., Metal Octacarboxyphthalocyanine/Multi-Walled Carbon Nanotube Hybrid for the Development of Dye Solar Cells, ICFPAM, (2013).
[15] Rabiee H., Ghadimi A., Mohammadi T., Gas Transport Properties of Reverse-Selective Poly(Ether-B- Amide )/[Emim][BF ] Gel Membranes for CO /Light Gases  Separation, Journal of Membrane Science., 476: 286-302 (2015).
[16] Amooghin A. E., Omidkhah M., Kargari A., The Effects of Aminosilane Grafting on Na Zeolite-Matrimid Mixed Matrix Membranes for CO /CH Separation, Journal of Membrane Science, 490: 364-379 (2015).
[17] Loloei M., Omidkhah M., Moghadassi A., AmooghinA. E., Preparation and Characterization of Matrimid Based Binary and Ternary Mixed Matrix Membranes for CO Separation, International Journal of Greenhouse Gas Control, 39: 225-235 (2015).