نشریه تکنولوژی گاز
ساخت و ارزیابی غشاهای آمیزه پلیمری برای جداسازی CO2/CH4
نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
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
3 پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
چکیده
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.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
Baker, R.W., 2000. Membrane Technology and Applications. McGraw-Hill, New York.
Dortmundt, D., Doshi, K., 1999. Recent developments in CO2 removal membrane technology, UOP LLC, Des Plaines, Illinois.
Chung, T.S., Jiang, L.Y., Li, Y., Kulprathipanja, S., 2007. Mixed matrix membranes (MMMs) comprising organic polymers with dispersed inorganic fillers for gas separation. Progress in Polymer Science 32, 483-507.
Maddox, R.N., Morgan, D.J., 1998. Gas Conditioning and Processing (4th ed.). Volume 4 of Campbell Petroleum Series.
Ismail, A.F., Kusworo, T.D., 2007. Fabrication and characterization of polyimide/polyethersulfone-fumed silica mixed matrix membrane for gas separation. Reaktor 11, 30-37.
Shekhawat, D., Luebke, D.R., Pennline, H.W., 2003. A review of carbon dioxide selective membranes: a topical report. National Energy Technology Laboratory, United States Department of Energy.
An, W., Swenson, P., Wu, L., Waller, T., Ku, A., Kuznicki S. M., 2011. Selective separation of hydrogen from C1/C2 hydrocarbons and CO2 through dense natural zeolite membranes. Journal of Membrane Science 369, 414-419.
Meinema, Harry A., Dirrix, Ruud. W. J., Brinkman, H.W., Terpstra, Rinse A., Jekerle, Jiri, Kösters, P.H., 2005.
Ceramic Membranes for Gas Separation - Recent Developments and State of the Art. Interceram 54 (2), 86-91.
Car, A., Stropnik, Ch., Yave, W., Peinemann, K., 2008. Pebax® /polyethylene glycol blend thin film composite membranes for CO2 separation: performance with mixed gases. Separation and Purification Technology 62, 110-117.
Okamoto, K., Fujii, M., Okamyo, S., Suzuki, H., Tanaka, K., Kita, H., 1995. Gas permeation properties of poly (ether imide) segmented copolymers. Macromolecules 28, 6950-6956.
V.I. Bondar, V.I., Freeman, B.D., Pinnau, I., 2000. Gas transport properties of poly(ether-b-amide) segmented block copolymers, Journal of Polymer Science 38, 2051-2062.
Çakal, Ü., 2009. Natural gas purification by zeolite filled polyethersulfone based mixed matrix membranes, MSc Thesis, Middle East Technical University.
Kim, J.H., Lee, Y.M., 2001. Gas permeation properties of poly (amide-6-b-ethylene oxide)-silica hybrid membranes. Journal of Membrane Science 193, 209-225.
Qu, P., Tang, H., Gao, Y., Zhang, L., Wang, S., 2010. Polyethersulfone composite membrane blended with cellulose fibrils. BioResources. 5, 2323-2336.
Bakhtiari, O., Mosleh, S., Khosravi, T., Mohammadi, T., 2011. Preparation, characterization and gas permeation of polyimide mixed matrix membranes. Journal of Membrane Science and Technology 1 (101).
Li, T., Pan, Y., Peinemann, K., Lai, Z., 2013. Carbon dioxide selective mixed matrix composite membrane containing ZIF-7 nano-fillers. Journal of Membrane Science, 425 (1), 235-242.
Karkhanechi, H., Kazemian, H., Nazockdast, H., Mozdianfard, M.R., Bidoki, S.M., 2012. Fabrication of homogenous polymer-zeolite nanocomposites as mixed-matrix membranes for gas separation. Chemical Engineering & Technology 35, 885-892.
)