الهه احمدی

برای بهبود فرایند جداسازی گاز CO2، غشاهای ماتریس مختلط(MMM) سه‌تایی متشکل از پلیمر پلی اتر بلاک آمید ( (Polyether Block Amidبرای این پژوهش برگزیده و به کمک پرکننده‌های لایه‌ای، متخلخل و غیرمتخلخل (شامل پرلیت منبسط شده (Expr)، کربن زیستی فعال شده (BC) و مکسین (Mxene)) انواع کامپوزیت‌ با نسبت‌های مختلف آماده‌سازی شد. سپس برای تهیه MMM نمونه‌های Pebax/NaExpr،Expr تحت اصلاح شیمیایی قلیایی قرار گرفت. کامپوزیت‌های Pebax/NaExpr/BC و Pebax/Mxene/BC با درصد وزنی مخلتف (0.5، 1، 2، 5 و 10) به جهت دستیابی به غشا بهینه، در ماتریس پلیمری آماده‌سازی و مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش‌های عملکردی بر مبنای نفوذ گازها (N2 و CO2) در دمای 50℃ و فشار2 اتمسفر انجام شد. مطابق با نتایج بدست آمده، MMMهای بهینه با 5 درصدوزنی NaExpr، 5 درصد وزنی NaExpr/BC (1:0.6) و 2 درصد وزنی Mxene/BC (0.6:1) در ماتریس پلی اتر بلاک آمید، نفوذپذیری CO2 به ترتیب 192، 519 و barrer 245 بدست آمد، و همچنین گزینش‌پذیری برای گاز CO2 نسبت به گاز N2 در غشاهای نام برده به ترتیب برابر با 40.24، 60.27 و 72.5 درصد محاسبه شد. نتایج حاصل از آزمون BET-BJH پرکننده‌ها، نشان از افزایش سطح ویژه پس از اصلاحات شیمیایی-حرارتی داشت که به افزایش نفوذپذیری و گزینش‌پذیری ختم گردید. از طرفی، تایید تغییرات و برهمکنش‌های شیمیایی و فیزیکی در کامپوزیت‌ها توسط آزمون‌های FT-IR و XRD مشخص شده است. تصاویر FESEM بدست آمده از سطح و لبه‌های غشاها نشان از توزیع یکنواخت پرکننده‌ها در بستر پلیمری داشت. علاوه بر اینها، آزمون زاویه تماس حاکی از آبدوستی غشاها بوده است که در میزان جذب و عبور مولکول‌های CO2 از بستر غشایی تاثیر بسزایی دارد. در انتها، با استفاده از آزمون کشش مشخص گردید که غشاهای کامپوزیتی از خواص مکانیکی بالاتری نسبت به غشای غیرکامپوزیتی پلی اتر بلاک آمید برخوردار هستند. بر اساس این نتایج، عملکرد جداسازی گازها در غشاهای نانوکامپوزیتی در حدود 50% نسبت به غشای خالص پلی اتر بلاک آمید بهبود داشته که نشان از قابلیت بالای آن‌ها برای پاکسازی جریانات گازی آلوده به مقادیر زیاد CO2 می‌باشد.