ترجمه ترکیب و مشخصات غشای نانوکامپوزیتی جدید اصلاح شده SBA-15/PSF که به منظور جداسازی گازبا PDMS پوشانده شده است

توضیحات

 عنوان فارسی: ترکیب و مشخصات غشای نانوکامپوزیتی جدید اصلاح شده SBA-15/PSF که به منظور جداسازی گازبا PDMS پوشانده شده است

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Synthesis and Characterization of Novel Modified SBA-15/PSF Nanocomposite Membrane Coated by PDMS for Gas Separation

ترکیب و مشخصات غشای نانوکامپوزیتی جدید اصلاح شده SBA-15/PSF که به منظور جداسازی گازبا PDMS پوشانده شده است

نویسندگان :الف – جمکیان ایمیل :abolfazl.jomekian@gmail.com

م –پاکیزه ایمیل pakizeh@um.ac.ir:

م – پورافشاری ایمیل:poorafshari@um.ac.ir

س –الف –الف –منصوری ایمیل:bidad_kavir@yahoo.com

ایران –مشهد کدپستی 1111-91775 دانشگاه فردوسی مشهد-استادان دانشکده مهندسی-بخش مهندسی شیمی .

کلمات کلیدی:SBA-15 اصلاح شده ،پلی سولفون ،PDMS،غشای نانوکامپوزیت

نانوذرات SBA-15 در مکان پیوند پیش ماده غیرآلی و CTAB تهیه شدند.ساختمان نانوذرات با تکنیک های پراش پرتو ایکس ،میکروسکوپ الکترون عبوری،تجزیه اندازه ذرات و جذب N2 مشخص شد.اصلاح سطح مواد برای انتشار کامل در فصل مشترک PSF به وسیله عوامل جدید اصلاحی APTMS و DMDCS انجام شدند.آنالیز توزین حرارتی و تجزیه سنجش با میکروسکوپ الکترونی برای بررسی به ترتیب پایداری حرارتی و چگونگی توزیع ماده در غشای نانوکامپوزیتی انجام شد.PDMS برای پوشاندن نقص های احتمالی در غشاهای ترکیب شده به کار برده شد.برای همه ی گازها (N2,CO2,CH4,O2) تراوایی (نفوذپذیری) DMDCS بدون پوشش اصلاح شده SBA-15/PSF (20%wt) از 16 تا 31.6 ،0.47-0.99، 0.45 -1.1 و 2.75-5.33 به ترتیب برای CH4,N2,CO2 و O2 در مقایسه با غشای PSF پاکیزه افزایش یافت. گزینش پذیری ایده آل در CO2/CH4 و O2/N2 برای غشاهای نانوکامپوزیتی SBA-15(20%wt) اصلاح شده DMDCS پوشیده شده با محلول 30 درصد وزنی PDMS این مقدار به ترتیب از 26 تا 35 و از 5.4 تا 7.1 افزایش یافت.با بکار بردن APTMS به عنوان عامل اصلاح کننده گزینش پذیری CO2/CH4 (38.2) و O2/N2 (7.2) نسبت به DMDCS اصلاح شده افزایش یافت.گزینش پذیری حقیقی اندازه گیری شده در CO2/CH4 و O2/N2 و تراوایی همه ی گازهایی که آزمایش شد به مقدار کمی کمتر از گزینش پذیری و تراوایی ایده آل گازها در آزمایش های تراوش تک گازی بود اما هنوز هم بسیار بیشتر از مقادیر بدست آمده برای PSF خالص بود.

• مقدمه

غشاهای پلیمری در زمینه صنایع مهم جداسازی صنعتی گازها بسیار کاربردی بوده اند از آن سبب که جایگزین اقتصادی خوبی برای فرایندهای جداسازی سنتی هستند.البته همیشه مقایسه ای بین تراوایی(قابلیت نفوذ) و گزینش پذیری این غشاها در برنامه های جداسازی گاز وجود داردهمان طور که در منحنی های کران بالا توسط Robenson نشان داده شده است.ویژگی طبیعی پلیمرها کاربرد آنها را در فرایندهای جداسازی گاز محدود می کند.بنابراین نیاز هست که در تکنولوژی غشای پلیمری نوآوری هایی انجام شود تا انواع جدید غشاها با موفقیت در این برنامه ها بکار گرفته شوند.کشف مهم جدید در دانش غشاها غشای نانوکامپوزیت پلیمر است.دراین غشاهای نانوکامپوزیتی که ساختار آنها مهندسی شده است ،اجزای نانو به عنوان عاملی عمل می کنند تا گذرگاه هایی ترجیحی را برای تراوایی انتخابی ایجادکنند ولی سدهایی را هم در مقابل تراوایی نا مطلوب ایجاد می کنندتا بازده جداسازی را افزایش دهند.در سال های اخیر،پیشرفت قابل ملاحظه ای در بازده غشاهای نانوکامپوزیتی پلیمربرای جداسازی گاز ایجاد شده است.واضح است که موفقیت غشاهای نانوکامپوزیتی تا حد زیادی به چگونگی سطح مشترک بین نانوفیلرو پلیمروابستگی دارد.سیلیکا های مزومتخلخل (OMSs) نوعی از مواد هستند که دارای خواص منحصر به فرد در مقیاس نانو هستند و می توان از آنها به عنوان نانوفیلر در فصل مشترک پلیمر استفاده کرد.از زمان کشف اولیه آنها توسط آزمایشگاه موبیل در اوایل دهه 1990،این مواد به طور گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته اند.این جامدات متخلخل خواص مطلوبی دارند که شامل خلل و فرج بسیارهم شکل که در اندازه 2-10 نانو متر هستندکه دارای ترتیبی با محدوده بزرگ است ،هرچند که ماده سطح مشترک سیلیکا دارای شکل مشخص است.به تازگی غربال ملکولی مزوپردر غشاهای نانوکامپوزیتی استفاده شده است تا تراوایی یا گزینش پذیری غشاهای پلیمری را افزایش دهد.در یک کار قابل توجه ،استفاده از غشای نانوکامپزیت پلی سولفون (PSF) با مزومتخلخل MCM-41 در جداسازی گاز گزارش شده است.Kim و شاگردانش تراوایی گاز را در PSF با ترکیب کردن مزو متخلخل MCM-48 افزایش دادند.آنها نشان دادند که تراوایی غشای نانوکامپوزیت PSF با وارد کردن مواد مزومتخلخل افزایش یافت در حالی که گزینش پذیری به طور چشم گیری تغییر نکرد و به این سبب بودکه همسازی مناسب بین موادنانو و فصل مشترک پلیمربود.اما در این گونه مواردبازده گزینش پذیری غشاها افزایش نیافته است و این مشخصه مهم غشا بدون تغییر باقی مانده است.واردکردن مواد  غیرآلی در مقیاس نانودر فصل مشترک پلیمرباعث می شود سطح میانی ماده و پلیمر بیشترشودو شانس افزایش بارگیری غربالهای ملکولی در سطح مشترک پلیمر را زیادمی کند.علاوه برآن،غربال های ملکولی درمقیاس نانوبرای تجاری کردن غشاهای نانوکامپوزیت مناسب تر هستند در حالی که انها دارای لایه های گزینشی خیلی نازک نسبت به زئولیت های سایزبندی شده در حدمیکرون یاغربالهای ملکولی هستند.به تازگی محققان عامل دارکردن اضافی سطح نانوفیلر برای افزایش اثرات جذب سطحی این مواد و در نتیجه افزایش گزینش پذیری گاز یا ایجاد چسبندگی مناسب بین فازهای آلی و غیرآلی را مورد توجه قرار داده اند.در این تحقیق و در کاری جدید عامل دارکردن مواد با دی متیل دی کلروسیلان(DMDCS) وآمینوپروپیل تری متوکسی سیلان(APTMS) به عنوان عوامل جدید اصلاح کننده اجراشد.بعضی مطالعات در زمینه خاصیت انتقال ترکیب خالص و دوتایی گاز O2,N2,CO2,CH4  با استفاده از غشای PDMSانجام شده است.از این جهت به عنوان دست آوردی جدید،تصمیم گرفتیم تا این پلیمر با تراوایی بالا را برای پوشاندن سطح غشای نانوکامپوزیت SBA-15/PSF استفاده کنیم تا حدممکن سطح خالی را پرکنیم و گزینش پذیری غشا را برای جداسازی گاز افزایش دهیم.هدف اصلی این تحقیق ساخت و توصیف مشخصات دو غشای جدیداصلاح شده نانوکامپوزیتی SBA-15/PSFاست که با PDMS پوشانده شد تا خاصیت جداسازی گاز در آن در مقایسه با غشاهای پلیمری پاک افزایش یابد.در اولین مرحله ذرات نانو SBA-15 در روش هیدروترمال تولیدشد،و سپس ساختارآن با روش های مشخصات مختلفی مورد بررسی قرار گرفت روش هایی مثل:تجزیه اندازه ذره ، تجزیه پراش اشعه X(XRD)،تجزیه اندازه سوراخ و میکروسکوپ الکترون عبوری(TEM).اثر نانوفیلرغیرآلی بر پایداری حرارتی غشاهای نانوکامپوزیتی با TGA مطالعه شد.میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی چگونگی اصلاح ایجادشده در غشای نانو کامپوزیت بکار می رود.در پایان،بازده غشاهای نانوکامپوزیت تهیه شده در آزمایش های تراوایی تک گازی و جداسازی گاز مخلوط مورد ارزیابی قرار گرفت.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.