عنوان
ساخت، اصلاح و ارزيابي عملكرد غشاهاي نانو كامپوزيتي با پركن ZIF-8 آمينه شده براي شيرين‌سازي گاز طبيعي
نويسنده اصلي
ابوالفضل اتش جامه
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي
چكيده
هدف در اين پژوهش ساخت و اصلاح نانوذره‌هاي ZIF-8 و نشاندن آن‌ها در كوپليمر اتر بلاك آميد (PEBAX-1074) بعنوان فاز پخش شده براي ساخت غشاهاي ماتريس آميخته (MMMs) و جداسازي گازهاي اسيدي (CO2 و H2S) از مخلوط آن‌ها با CH4 است. با توجه به اين كه مكانيزم انتقال در غشاهاي ماتريس آميخته تركيبي از حلاليت - نفوذ و غربال مولكولي است، بايد رفتار نانوذره‌ها و پليمر در مواجه به گازهاي اسيدي و متان مشخص گردد. براي تسريع حلاليت گاز و استفاده از مكانيزم غربال مولكولي پروتكل عامل‌دار كردن نانوذره¬ها و كوچك كردن ابعاد آن‌ها انتخاب شد. نتايج عملكرد جذب برابر ايزوترم‌هاي جذب گازهاي CH4، CO2 و H2S نشان داد كه نانوذره‌هاي ساخته شده معمولي WS-ZIF-8 و عامل‌دار شده EDM-ZIF-8 و ED-ZIF-8 مناسب‌ترين پركن براي ساخت MMMها هستند. زمان منحني شكست جذب گازهاي H2S و CO2 در فرآيند جذب ديناميك نانوذره‌هاي معمولي WS-ZIF-8 از مخلوط گازي CH4/CO2/H2S/He با تركيب 1، 3، 3/7 و mol % 7/88 در ºC 25 و bar 2 به ترتيب برابر 190 و s 308 اندازه‌گيري شد اما اين مقادير براي نانوذره‌هاي ED-ZIF-8 اصلاح شده با بهبود چشم‌گيري به حدود 400 و s 531 افزايش يافت. در مرحله بعدي پژوهش، دو دسته غشا ماتريس آميخته با نانوذره‌هاي معمولي و عامل‌دار شده در حالت خشك (DS-ZIF-8 و EDD-ZIF-8) و سه دسته ديگر غشا ماتريس آميخته با نانوذره‌هاي ساخته شده در حالت تر معمولي (WS-ZIF-8) و عامل‌دارشده در محيط‌هاي متانول و تولوئن (EDM-ZIF-8 و ED-ZIF-8) با بارگذاري 5، 10، 20 و 30 % وزني از هريك از نانوذره‌ها در ساختار پليمر پباكس 1074 و براي جداسازي CO2 و H2S از مخلوط آن‌ها با CH4 ساخته شدند. تراوش‌پذيري گازهاي خالص CO2 و CH4 در غشاهاي ماتريس آميخته در فشارهاي مختلف و دماي محيط اندازه‌گيري شدند. تراوش‌پذيري CO2 و گزينش‌گري CO2/CH4 از ميان غشاهاي ماتريس آميخته با بارگذاري 30 % وزني نانوذره‌هاي WS-ZIF-8، EDM-ZIF-8 و ED-ZIF-8 به ترتيب برابر 194، 449و Barrer 530 و 22/20، 18/30 و 56/39 اندازه‌گيري شدند كه نشان‌دهنده افزايش چشم‌گير به ترتيب 2، 5/1 و 5/4 و 2/2، 4/5 و 3 برابري در تراوش‌پذيري گاز CO2 و گزينش‌گري CO2/CH4 نسبت به غشا خالص مي‌باشد. همچنين تراوش‌پذيري CO2 براي خوراك مخلوط گازي CO2/CH4 (50/50 % مولي) از ميان اين غشا با بارگذاري Wt. 30 % پركن‌هاي اصلاح شده ترتيب برابر 169، 320 و Barrer 395 و گزينش‌گري واقعي CO2/CH4 آن‌ها برابر 8/13، 77/26 و 7/34 اندازه‌گيري شد. تراوش‌پذيري بهترين غشاهاي PZ30TM (عامل‌دار شده در محيط متانول) و PZ30TT (عامل‌دار شده در محيط تولوئن) با خوراك گازي CH4/CO2/H2S (با تركيب 3، 3/7 و mol % 7/89) در °C 25 و bar 15 براي گازهاي H2S (به ترتيب برابر 523 و Barrer 590) و CO2 (به ترتيب برابر 224 و Barrer 268) و گزينش‌گري CO2/CH4 و H2S/CH4 در اين غشاها به ترتيب 4/23، 0/54، 5/28 و 8/62 اندازه‌گيري شد كه نسبت به غشاهاي تجاري تورلن با گزينش‌گري 8/14 متان / سولفيد هيدروژن بسيار بالاتر هستند.
شماره ركورد
194774
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر اميد بختياري - دكتر محمد مهديار فر
رشته تحصيلي
فرايندهاي جداسازي
استاد راهنما
دكتر تورج محمدي