شماره راهنما :
1430 دكتري
پديد آورنده :
رييسي، زهره
عنوان :
بررسي عملكرد غشاهاي زمينه مختلط از پلي وينيل الكل و نانولوله هاي اصلاح شده براي جداسازي آب از ايزوپروپانول به روش تراوش تبخيري
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 99ص.: مصور(رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد محب، مرتضي صادقي
توصيفگر ها :
تراوش تبخيري , شار , مشخصه جداسازي , نانولوله ها , غشاهاي زمينه مختلط , ضخامت
استاد داور :
مرتضي اصغري، محمد ديناري، محمدرضا احساني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/06/05
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/06/05
چكيده فارسي :
چکیده در اين رساله عم کرد تراوش تبخیری غشاهای پ یوينیلالکل شامل نانولولههای مخت ف در یبگیـری از ايزوپروپـانول مـورد مطالعـه ـرار گرفت و اثر دما و غ ظت خوراک بر توانايی جداسازی غشاهای تهیهشده ارزيابی شـد ابتـدا تـاثیر دو نـو نانولولـهی مخت ـف کربنـی و تیتانیومی در زمینه پ یوينیل الکل مطالعه شد سپس با تهیهی غشاهای زمینه مخت ط سمايت شده توسط يک زير يهی پ یمـری متخ خـل تاثیر ضخامت يـهی پ ـیوينیـل الکـل و نیـز یبدوسـتی يـهی سمايـتکننـده ارزيـابی شـد بـهايـن منظـور عم کـرد جداسـازی یق از ايزوپروپانول غشاهای نانوکامپوزيتی سمايت شده توسط پ یاترسول ون و نیز پ یاترسول ون سول ونه شده مطالعه شد نانولولههای کربنـی ع یرغم داشتن ساختار ويژهی هندسی به دلیل نیروهای واندروالس بین ديوارههايشان و نیز ماهیت یبگريزشان بل از توزيع در زمینه پ ی وينیلالکل به دو روش کووا نبی و غیرکووا نبی مورد اصالح سطحی رار گرفتنـد همچنـین تـاثیر عـوام ی همچـون درصـد اصـالح نانولولههای کربنی و نیز گونهی پ یمری انتخاق شده برای اصالح غیرکووا نبـی کـربننانولولـههـا بررسـی شـد یزمـايشهـای تـراوش تبخیری برای خوراک یبی شامل 18 درصد وزنی ايزوپروپانول در دمای 1 نشان داد که غشاهای زمینه مخت ط شامل نانولولـههـای کربنی اصالح شده به روش کووا نبی از طريق انجـام واکـنش پ یمرشـدن راديکـال یزاد در محـل توسـط مونـومر نمـک سـديم 4 استايرن سول ونیک اسید عم کرد جداسازی مت اوتی نببت به غشاهای زمینه مخت ط شامل نانولولـههـایکربنـی اصـالح شـده بـه روش غیرکووا نبی پیچانیدن زنجیرههای پ یمری پ یاستايرن سول ونه و يا پ یوينیلپیرولیدون گرد نانولولههای کربنـی داشـته اسـت نتـايج بدست یمده د لت دارد که با افزايش درصد پیچانیدن پ یمر گرد نانولولههای کربنی شار کاهش و مشخصهی جداسازی افـزايش داشـته است همچنین مقايبهی نتايج بدست یمده برای غشاهای تهیه شده با نانولولههای کربنی پیچانیده شده توسط دو پ یمر مخت ف نشان مـی دهد گونهی پیچانیده شده نه تنها با کاهش نیروهای واندروالس بین ديوارههای نانولولهها در توزيع ینها در زمینهی پ یمری نقش مـوثری دارد ب که بر برهمکنشهای بین زمینهی پ یمری و نانولولهها تاثیر ببزايی دارد همچنین یرايش و نحوهی پیچیده شدن زنجیرههای پ یمـر گرد ديوارههای نانولولهها بر ساختار و خواص جداسازی غشاها تاثیر ابلمالسظهای داشته است اما نانولولههای تیتانیومی به دلیل داشتن گروههای عام ی هیدروکبیل در سطح و ماهیت ذاتا یبدوست بدون نیاز به اصالسات سطحی برای سـاخت غشـاهای زمینـه مخـت ط در زمینه پ ی وينیل الکل است اده شدند نتايج یزمايشهای تراوش تبخیری نشان داد از يک سو بیشینهی شار و شاخص1 PSI برای غشـاهای نانولولههای تیتانیومی بیشتر از مقادير متنافر ینها برای غشاهای شامل نانولولههای کربنی اصالحشده میباشد در سالیکـه بیشـینه مقـدار مشخصه جداسازی را غشاهای زمینه مخت ط شامل 3 درصد وزنی از نانولولههای کربنی پیچانیده شده با درصد وزنـی از پ ـیاسـتايرن سول ونه نشان دادند در خصوص غشاهای سمايت شده توسط زير يهی پ یاترسول ون مشاهده شد که بـا کـاهش در ضـخامت غشـاها شار افزايش يافت در سالیکه گزينشپذيری غشاها کاهش يافت کـه تايیـدگر همـان trade off رايـج بـین ايـن دو مشخصـه اسـت امـا زمانیکه پ یاتر سول ون اصالح شده با سول وناسیون پ یاترسول ون بعنوان زير يه است اده شده است ارتقای سازگاری بین یبدوستی دو يهی اص ی غشاها و برهمکنشهای بین گروههای عام ی موجود در يهی مشترک و مرزی مـابین دو يـهی تشـکیلدهنـدهی غشـاها بهبود در ريختشناسی يه مرزی مشترک و در نتیجه شکلگیری غشاهای فا د نقص و مناسو را به همراه داشته است در نتیجه مقاومت انتقال جرم غشاهای سمايت شده توسط پ یاتر سول ون سول ونه شده کاهش يافتـه و عم کـرد جداسـازی غشـاهای زمینـه مخـت ط شـامل نانولههای تیتانیومی سمايت شده توسط پ یاترسول ون سول ونه شده با رفع trade off رايج بین شار و مشخصه جداسازی و بهبود نتـايج جداسازی متنافر شده است به طور خالصه بیشترين مقدار برای شاخص PSI که 97 میباشد مربـوط بـه غشـای سمايـت شـده توسـط زير يهی پ یاترسول ون سول ونه شده با يهی رويی نانوکامپوزيتی شامل 4 درصد وزنی از نانولولههای تیتـانیومی مـیباشـد بـا ترين و بهترين مشخصه جداسازی را غشای زمینه مخت ط شامل3 درصد وزنی از کربننانولولههای اصالح شده به روش غیرکووا نبی نشان داده است که مقدار ین 2313 میباشد همچنین بیشترين مقدار شار کـه تقريبـا 1 8 kg m2 h اسـت را غشـای سمايـت شـده توسـط پ ـی اترسول ون سول ونه شده با يهی رويی نانوکامپوزيتی شامل 11 درصد وزنی از نانولولههای تیتانیومی داشته است ک مات ک یدی 1 تراوش تبخیری 2 شار 3 مشخصهجداسازی 4 نانولولهها غشاهای زمینه مخت ط 1 ضخامت 1 PSI J SF 1 where J is th
چكيده انگليسي :
112 Performance Evaluationof Poly vinyl alcohol Modified Nanotubes Mixed Matrix Membranes for Isoprpanol Dehydration via Pervaporation Process Zohreh Raeisi Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree PhD Language PersianDr Ahmad Moheb ahmad@cc iut ac irDr Morteza Sadeghi Morteza sadeghi@cc iut ac irAbstractPervaporation PV performance of Poly vinyl alcohol PVA membranes were studiedfor isopropanol dehydration and the effects of the feed temperature and concentrationwere investigated First the effects of incorporation of two different fillers carbonnanotubes CNTs and titanate nanotubes TNTs into PVA matrix were examined Next supported membranes were prepared to study the effect of the membrane thickness andthe hydrophilicity of the support layer in other words separation performance of waterfrom isopropanol were investigated for mixed matrix membranes MMMs supported bypolyethersulfone PES and sulfonated polyethersulfone SPES Owing to strong Van derWaals interactions among CNTs walls and their strong hydrophobicity modification ofthe CNTs were performed through covalent and non covalent modifications Moreover the effect of the amount of modifications and the type of polymer used for modificationof CNTs were studied PV experiments indicated that MMMs with covalently modified CNTs exhibited different separation abilities from MMMs with non covalently modified CNTs The obtained results showed that the flux decreased and the separation factorincreased when higher amount of polymer were wrapped around CNTs Furthermore theobservations indicated that the type of the polymer wrapped around CNTs played animportant role on suppressing Van der Waals attractions among nanotubes as well as thechemical interactions between the polymeric matrix and the CNTs As for MMMscontaining TNTs the PV results revealed that the maximum amount of flux and PSIindex were higher than those obtained for MMMs with modified CNTs However themaximum value for separation factor was observed when 3 wt Of the CNTs wrappedwith 5wt of poly styrenesulfonate were incorporated into PVA For membrane supported by PES as is expected the flux of the membranes increased bydecreasing the thickness of the membranes while there was a common trade off betweenthe flux and the separation factor However an anti trade off behavior was observedbetween the flux and the separation factor when SPES was used as the support layer As amatter of fact the compatibility between the support layer and the selective top layerincreased when polyethersulfone was sulfonated Strong interactions between sulfonicgroups of SPES and OH groups of PVA and increased compatibility between thehydrophilicity of the support and the selective layers were resulted in formation of defect free and ideal interface in PVA Based membranes supported by SPES So the masstransport resistance decreased for MMMs supported by SPES In summary the maximumamount of PSI index was about 795 corresponding to SPES supported MMMs containing4 wt of TNTs The best separation factor was 3123 when 3 wt of non covalently modified CNTs were dispersed into PVA Finally the maximum flux of 0 58 kg m2 h was
استاد راهنما :
احمد محب، مرتضي صادقي
استاد داور :
مرتضي اصغري، محمد ديناري، محمدرضا احساني
