Fabrication and Characterization of Polymer Blend Membranes for CO2/CH4 Separation

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran

2 Chemical, Polymeric and Petrochemical Technology Development Research Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran

20.1001.1.25885596.2016.1.1.2.4

Abstract

In the last two decades, various modifying techniques have been employed to improve membranes performance including mixed matrix, cross linking, grafting, polymer blending, making composite or hybrid membrane. Blending of polymeric membrane is a cost and time effective approach and an advanced technique for gas separation, where two or more polymers are mixed to produce a new material with different and desired physical, chemical and mechanical properties. This work reports on the separation performance of a novel polymeric blend membrane based on poly (amide-b-ethylene oxide) and polyethersulfone blends. These flat sheet membranes were synthesized using solution-casting in different ratios (10-40%) in order to improve membrane separation performance of CO2/CH4 gas mixtures. Prepared membranes were then characterized by Fourier Transformed Infra-Red Spectroscopy (FTIR) where spectral changes indicated existence of molecular interaction among the polymeric blends, highlighting their compatible nature.  Permeabilities of pure gases (CO2 and CH4) were also examined at room temperature. Results indicated that increasing wt.% PES in the Pebax®/PES blend membranes increased selectivity of CO2/CH4 and decreased pure gas permeabilities.

Keywords

Main Subjects

Article Title [فارسی]

ساخت و ارزیابی غشاهای آمیزه پلیمری برای جداسازی CO2/CH4

Authors [فارسی]

  • سمیرا مصلح 1
  • محمدرضا مزدیان فرد 1
  • محمود همتی 2
  • قادر خان بابایی 2

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 عضو هیأت علمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

Abstract [فارسی]

در دو دهه گذشته، تکنیکهای اصلاحی مختلف برای بهبود عملکرد غشا شامل غشاهای ماتریس آمیخته، ایجاد اتصال­عرضی، پیوندسازی، آمیزه­سازی پلیمری، ساخت غشاهای کامپوزیتی یا ترکیبی بکارگرفته شده­است. استفاده از آمیزه­سازی غشاهای پلیمری، رویکردی کم هزینه و سریع و در عین حال، تکنیکی پیشرفته برای جداسازی گاز است که در آن، دو یا چند پلیمر برای تولید ماده­ای جدید با خواص متفاوت فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بکاربرده می­‌شوند. در این مقاله، عملکرد جداسازی غشا آمیزه پلیمری جدیدی، بر پایه پلی (آمید-B اکسید اتیلن) و پلی اترسولفون گزارش می­‌شود. این غشاهای تخت با استفاده از روش قالبگیری محلول در نسبت­های مختلف (۴۰-۱۰٪) به منظور بهبود عملکرد جداسازی غشایی مخلوط گازهایCO2/CH4  تهیه شدند. ویژه­گی‌­های غشاهای ساخته شده سپس توسط آنالیز طیف­سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) ارزیابی شدند، بطوریکه تغییرات طیفی در آن حاکی از تعامل متقابل مولکولی داشت و سازگاری طبیعت میان پلیمرها در این آمیزه را تایید می­کرد. نفوذپذیری گازهای خالص (CH4 و CO2) نیز در دمای اتاق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش درصد وزنی PES در غشا آمیزه Pebax®/PES  سبب افزایش گزینشگری CO2/CH4 و کاهش نفوذپذیری گازهای خالص گردید.

Keywords [فارسی]

  • آمیزه‌سازی
  • جداسازی گازی
  • پلی‌(آمید-b-اتیلن اکساید)
  • پلی‌اترسولفون