ارزیابی تراوش‌پذیری گازهای متان و کربن‌دی‌اکسید از غشای شبکۀ آمیختۀ پباکس/پلی‌اتیلن‌گلایکول/نانوذرات روی‌اکسید

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان
شیرین خضرایی
محمدحسین جاذبی زاده
گروه مهندسی شیمی و مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شیراز، شیراز، ایران، صندوق پستی: 3-71993
چکیده
جداسازی گاز توسط غشاهای پلیمری به‌علت هزینه‌های عملیاتی پایین و بازدهی بالا می‌تواند با روش‌های جداسازی مرسوم رقابت کند، ازاین‌رو بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی غشاهای پلیمری به‌منظور افزایش تراوایی و انتخاب‌پذیری غشا مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور در این پژوهش یک نوع جدید از غشای شبکۀ آمیخته مورد مطالعه قرار گرفته است که متشکل از پلی‌اتیلن‌گلایکول به‌عنوان پرکنندۀ آلی و نانوذرات روی‌اکسید به‌عنوان پرکنندۀ غیرآلی در ماتریس پلیمری پباکس می‌باشد. این دو پرکننده در مقادیر وزنی متفاوت به پباکس اضافه شدند و اثر حضور آن‌ها بر مورفولوژی و خواص تراوایی غشای شبکۀ آمیخته مورد مطالعه قرار گرفت. به‌منظور بررسی خواص جداسازی این غشا، گازهای کربن‌دی‌اکسید و متان در بازه‌ای از فشار و دمای عملیاتی مورد آزمایش قرار گرفتند، و بر اساس نتایج به‌دست‌آمده تراوایی و انتخاب‌پذیری غشا نسبت به پباکس خالص افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of Methane and Carbon Dioxide Gases Permeability through PEBAX/PEG/ZnO Nanoparticle Mixed Matrix Membrane

نویسندگان English

Shirin Khazraei
Mohammad Hossein Jazeb zahed
Department of Chemical and Materials Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده English

Due to high separation efficiency and low running costs compared to conventional separation methods, gas separation through polymer membaranes is considered to be an effective tool for the separation of gaseous mixtures. Meanwhile, attempts are being made to improve the performance by modifying the polymer both physically and chemically to bring about an increase in both flux and selectivity of the membrane. Thus, in the present study a new kind of mixed matrix membrane was developed using PEG as organic filler and ZnO nanoparticle as inorganic filler in PEBAX- polymer matrix.These fillers were added to PEBAX polymer matrix at different concentration and their effect on the morphology, permeability and selectivity of the membrane was investigated. The gas separation properties of membranes were tested using single gases CO2 and CH4 over a range of operating temperatures and pressures. The results showed increment in gas permeability and enhancement in CO2/CH4 selectivity in comparison to pure PEBAX.

کلیدواژه‌ها English

Mixed matrix membrane
PEBAX
ZnO nanoparticle
PEG
Permeability and selectivity
[1] Baker, R. W., “Membrane Technology and Applications”, Membrane Technology and Research, California, Second Edition, 2004.
[2] Yampolskii, Y., B. Freeman, “Membrane Gas separation”, John wiley and sons, first Edition, 2010.
[3] Kim, J. H., S. Y. Ha, Y. M. Lee, “Gas permeation of poly(amide–6-b-ethylene oxide) Copolymer”, Journal of Membrane Science, vol. 190, pp. 179-193, 2001.
[4] Chung, T. S., L. Y. Jiang, Y. Li and S. kulparathipanja, “Mixed matrix membranes (MMMS) Comprising organic polymers with dispersed inorganic fillers for gas separation”, Prog. Polym. Sci, vol. 32, pp. 483-507, 2007.
[5] Cong, H., M. Radosz, B. Francis Towler and Y. Shen, “Polymer-inorganic nanocomposite membranes for gas separation”, Separation and Purification Technology, vol. 55, pp. 281-291, 2006.
[6] Goh, P. S., A. F. Ismail, S. M. Sanip, B. C. Ng and M. Aziz, “Recent advances of inorganic fillers in mixed matrix membrane for gas separation’’, Separation and Purification Technology, vol. 81, pp. 243-246, 2011.
[7] Wang, Sh., Y. Liu, Sh. Huang, H. Wu, Y. Li, Z. Tian and Z. Jiang, “Pebax-PEG-MWCNT hybrid membranes with enhanced CO2 Capture properties’’, Journal of Membrane Science, vol. 460, pp. 62-70, 2014.
[8] Suryamurali, R., S. Sridhar, T. Sankarshana and Y. V. L. Ravikumar, “Gas permeation behavior of pebax-1657 nanocomposite membrane incorporated with multiwalled carbon nanotubes”, Eng. Chem. Res, vol. 49, pp. 6530-6538, 2010.
[9] مظفری، و.، م. صادقی، ق. خانبابایی و ا. طیرونی، «بررسی خواص جداسازی گاز توسط غشای آلیاژی پلیمری پلی‌یورتان/پلی‌اتربلوک‌آمید»، چهاردهمین کنگرۀ مهندسی شیمی ایران، 1391.
[10] عباسیان، م.، س. یگانه‌فتحی، ع. ر. ختایی، «سنتز نانوکامپوزیت پلی‌متیل‌استایرن/نانوذرات اکسید روی به‌روش پلیمریزاسیون درجا»، پژوهش نفت، 1393.
[11] Mostafaei, A. and F. Nasirpouri, “Epoxy/polyaniline – ZnO nanorods hybrid nanocomposite coatings: synthesis, characterization and corrosion protection performance of conducting paints”, Progress in Organic Coatings, vol. 77, pp. 146-159, 2014.
[12] Li, L. H., J. C. Deng, H. R. Deng, Z. L. Liu and L. Xin, “Synthesis and characterization of Chitosan/ZnO nanoparticle composite membranes’’, Carbohydrate Research, vol. 345, pp. 994-998, 2010.
[13] Anitha, S., B. Brabu, D. John Thiruvadigal, C. Gopalakrishnan and T. S. Natarajan, “Optical, bactericidal and water repellent properties of electrospun nano – composite membranes of cellulose acetate and ZnO”, Carbohydrate Polymers, vol. 87, pp. 1065-1072, 2012.
[14] Bernardo, P., J. C. Jansen, F. Bazzarelli, F. Tasselli, A. Fuoco, K. Friess, P. Izak, C. jarmarova, M. Kacirkova and G. Clarizia, “Gas transport properties of pebax/room temperature ionic liquid gel membranes’’, Separation and Purification Technology, vol. 97, pp. 73-82, 2012.
[15] Wijmans, J. G., R. W. Baker, “The solution–diffusion model: a review”, Journal of Membrane Science, vol. 107, pp. 1-21, 1995.
[16] Roy, R., “A primer on the taguchi method”, Van Nostrand Reinhold, New York, 1990.
[17] Robeson, L. M., “Correlation of separation factor versus permeability for polymeric membranes”, Journal of Membrane Science, vol. 62, pp. 165-185, 1991.

  • تاریخ دریافت 04 اردیبهشت 1401