مدل‌سازي رياضي غشاهاي نانوكامپوزيت پليمري حاوي نانوذرات ناتراوا

كارشناسي ارشد

چكيده غشا در يك فرآيند جداسازي غشايي، قلب يك فرآيند است و ميزان موفقيت¬آميز بودن فرآيند را فاكتورهاي توانايي غشا در جدا كردن اجزايي كه بايد از غشا بگذرند، تعيين مي¬كند. در اين ميان غشاهاي نانوكامپوزيت پليمري- غيرآلي، همواره مورد توجه بسياري از محققان بوده¬اند. اين نوع از غشاها در واقع همان غشاهاي پليمري¬اند كه ذرات غيرآلي ناتراوا با ابعاد نانو و مولكولي در شبكه¬ي پليمري آن¬ها توزيع مي¬شوند و داراي مجموعه¬اي از خصوصيات پليمر يعني انعطاف¬پذيري و فرآيندپذيري بالا و خصوصيات غيرآلي همچون انتخاب¬پذيري و مقاومت حرارتي بالا مي¬باشند. با استفاده از نانوذرات غيرآلي با گروه¬هاي سطحي آلي نه تنها مي¬توان به توزيع بهتري از مواد غيرآلي در غشا پليمري دست يافت؛ بلكه جذب مولكول¬هاي نفوذكننده در داخل غشا نيز افزايش مي¬يابد و در نتيجه انتخاب¬گري و تراوش¬پذيري اين دسته از غشاها به صورت همزمان بهبود مي¬يابد. با تغيير درصد حجمي فاز پراكنده در بستر پليمر، گذردهي غشاي ماتريس آميخته تغيير مي¬كند و انجام آزمايش‌هاي مختلف براي ساخت غشايي با بهترين كارايي باعث صرف هزينه و وقت مي¬گردد؛ لذا وجود مدل¬هاي پيش بيني كننده¬ي رفتار غشا مي¬تواند در اين راستا كمك كننده باشد. مدل¬هاي رياضي مختلفي براي پيش بيني رفتار غشاي ماتريس آميخته ارائه‌شده¬اند كه تراوايي فاز پراكنده در غشاهاي نانوكامپوزيت را صفر مي¬كنند كه باعث ناديده گرفتن اثرات مثبت بر تراوايي غشا مي¬شود. افزودن نانوذرات به پليمر باعث ايجاد پديده¬هايي چون ايجاد فضاي خالي بين نانوذره و پليمر، افزايش حلاليت نفوذكننده‌ها در غشا مي¬گردد. افزايش حلاليت بر اثر افزودن نانوذرات تاكنون در مدل¬هاي ارائه‌شده براي غشاهاي نانوكامپوزيت در نظر گرفته نشده است. در اين تحقيق سعي شده است تا اثر افزودن نانوذرات سيليكا بر پليمر PEBAXو درنهايت افزايش انحلال¬پذيري بر مدل¬ها بررسي شود. اين پديده به صورت يك تراوايي مجازي براي نانوذره در مدل¬هاي مكسول و بروگمن اثر داده شده است كه با اين كار علاوه بر پيش بيني درست رفتار گازها، خطاي پيش بيني تراوايي براي مدل مكسول و بروگمن از 30-50% به 3- 8% كاهش يافته است. واژه‌هاي كليدي:غشاي ماتريس آميخته، غشاي نانوكامپوزيت، مدل رياضي، تراوايي، نانوذرات ناتراوا

187495

دانشگاه علم و صنعت ايران

فرآيندهاي جداسازي

دكتر تورج محمدي