بررسی عملکرد غشای آمیخته پبکس/ پلی(وینیل الکل) در جداسازی دی اکسیدکربن از نیتروژن

تراوایی و انتخاب پذیری دو عامل مهم در استفاده از غشاهای پلیمری در فرآیندهای جداسازی گاز هستند. لذا امروزه اصلاح و بهبود غشاها جهت افزایش این دو پارامتر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور بهبود عملکرد غشاهای پلیمری، به سنتز غشاهای مرکب دو جزیی متشکل از pebax reg;1657 و pva در جداسازی گاز co2 پرداخته شد و اثرات ناشی از درصدهای وزنی متفاوت pva در شبکه پلیمر pebax بر ساختار، مورفولوژِی و خواص گاز تراوایی غشاهای حاصله مورد ارزیابی قرار گرفت. تغییر در پیوندهای شیمیایی، میزان بلورینگی و مورفولوژی سطح مقطع غشاها به ترتیب به وسیله طیف سنجی مادون قرمز(ftir)، میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی(fesem) و آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی(dsc) بررسی شد. نتایج آزمون حرارتی حاکی از افزایش بلورینگی و دمای انتقال شیشه ای در ازای افزودن 5 الی 15 درصد وزنی pva بوده است. اما با افزایش محتوی pva به 20درصد وزنی، بلورینگی کاهش یافت. تصاویر میکروسکوپی برای غشا pebax خالص یک سطح مقطع یکنواخت و عاری از هرگونه عیب و نقص را نشان داده است اما با افزودن pva، شیارها و ساختارهای غارگونه ای در سطح مقطع غشاهای مرکب مشاهده شد. عملکرد غشاها در جداسازی co2/n2 غشاها با استفاده از سامانه حجم ثابت در دمای °c 30 و فشار خوراک 2، 6 وbar10 اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که تراوایی co2 در غشاهای مرکب با افزایش محتوی pva در غشا pebax بهبود یافت. به طوری که بهترین تراواییco2 برابر با barrer 204.64 بوده است که در فشار bar 10 و توسط غشای pebax/pva (20 wt.%) حاصل شد. علاوه بر این غشای مرکب حاوی 15 درصد وزنی pva بیشترین گزینش پذیری co2/n2 را با مقدار 100.21 و در فشار bar 10 و دمای °c30 نشان داد.

Investigation of performance of Pebax/ Poly(vinyl alcohol) blend membrane for carbon dioxide separation from nitrogen

Research subject: Selectivity and permeability are the major parameters of polymeric membranes in gas separation process. Hence, nowadays in order to improve aforementioned parameters, modification and enhancement issues for such membrane have been highly noticed.Research approach: In this study, in order to improve the performance of polymeric membranes, the twocomponent blend membranes containing Pebax reg;1657 and PVA were synthesized for CO2 separation. The effect of different PVA concentrations within the Pebax matrix on structure, morphology and gas separation properties of resultant membranes was investigated. The chemical bonds, crystallinity and crosssectional morphology studied through, Fourier transform infrared (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM), and were utilized.Main results: The results of the thermal analysis indicated an increase in crystallinity and also glass transition temperature in presence of 5 - 15 wt.% PVA, while the membrane crystallinity decreased by increasing the PVA content up to 20 wt.%. FESEM images demonstrated a uniform crosssection without any cracks and defects for neat Pebax membrane but by adding PVA to Pebax matrix, appeared cracks and cave structures on the cross section of blend membranes. The CO2/CH4 separation performance of membranes was measured using a constant volume set up at 30 °C and feed pressure of 2, 6 and 10 bar. The obtained results revealed that the CO2 permeability in blend membranes improved as the PVA content increased within the membrane. The best obtained CO2 permeability was 204.64 Barrer which gained by Pebax/PVA (20wt.%) at feed pressure of 10 bar. Moreover, the highest selectivity of CO2/N2 for blend membrane with 15 wt.% of PVA was about 100.21 at 10 bar and 30 °C.