عنوان :
بررسي نحوه تعامل رفتار فازي و ژل شدن محلول پليمري در شكل گيري نانوساختار غشاهاي الياف توخالي پلي(وينيليدين فلوئورايد)(pvdf)
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده نساجي
صفحه شمار :
نه، 89ص.: مصور
استاد راهنما :
حسين فشندي، محمد ذره بيني
توصيفگر ها :
بلورها , جدايي فازي مايع - مايع
استاد داور :
مرتضي صادقي، مصطفي يوسفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1394/12/10
چكيده فارسي :
چكيده امروزه استفاده از غشاهاي پليمري در فرآيندهاي جداسازي به سرعت در حال افزايش است در واقع غشا هسته اصلي يك فرآيند جداسازي را تشكيل ميدهد انواع غشاهاي موجود در بازارشامل غشاهاي تخت و غشاهاي الياف توخالي ميباشد سهولت ساخت و هزينه ي پايين غشاهاي پليمري نسبت به غشاهاي غيرآلي موجب شده است كه غشاهاي پليمري كاربردهاي گستردهتري را شامل شوند در ميان غشاهاي پليمري غشاي الياف توخالي از اهميت ويژه اي برخوردار است اين نوع غشاها با مورفولوژيهاي مختلف براي كاربردهاي گوناگون از قبيل ميكروفيلتراسيون نانوفيلتراسيون اسمز پيشرو جداييگازها جذب دياكسيد كربن تقطير دياليز و طراحي و توليد ميشوند به عبارت دقيقتر هر يك از كاربردهاي مذكور نيازمند يك نوع مورفولوژي خاص براي غشاي مورد استفاده است لذا بايد اذعان نمود كه توانايي طراحي غشاهايي با مورفولوژي خاص جهت كاربردي ويژه بسيار حائز اهميت بوده و كسب دانش فني آن ميتواند بسيار سودآور باشد در اين پروژه تالش شد تا گامي كوچك در اين مسير با تكيه بر اصول حاكم بر فرآيندهاي جدايي فازي مايع مايع و كريستاليزاسيون برداشته شود تا بتوان به ابهاماتي كه در اين زمينه وجود دارد تا حدودي پاسخ داده شود در اين راستا براي توليد غشاهاي الياف توخالي از پليمر نيمه كريستالي پلي وينيليدين فلوئورايد PVDF استفاده شد پليمر مذكور بواسطه تشكيل كريستال فرآيند ژلشدن را نيز عالوه بر جدايي فازي مايع مايع در مسير توليد غشا شامل ميگردد در بخش اول پروژه نحوه مشاركت نوع حالل DMF NMP 2P نوع PDVF و غلظت محلول پليمري در شكلدهي نانوساختار حفرات و فازهاي كريستالي غشاهاي الياف توخالي PVDF بررسي شد حاللهاي مختلف با تغيير رفتار فازي و رفتار ژلينگي سيستم سهتايي غيرحالل حالل پليمر خواص ويسكواالستيك دوپهاي بر پايه PVDF را تغيير داده و باعث تغيير در ميزان بزرگ حفرهها و گودالها و همچنين فازهاي كريستالي مختلف در ساختار غشاهاي PVDF ميشوند از سوي ديگر استفاده از PVDF با شاخص جريان مذاب MFI متفاوت نيز با تغيير در خواص ويسكواالستيك دوپهاي بر پايه PVDF ساختارهاي متفاوتي را براي غشا رقم ميزند همچنين مشخص شد كه دياگرام فازي سهتايي به تنهايي نمي تواند به عنوان ابزاري سودمند در پيشبيني ساختار بويژه نانوساختار غشاهاي PVDF قلمداد شود به عبارت ديگر براي تحليل و پيشبيني ساختار غشاهاي الياف توخالي خواص رئولوژيكي و رفتار فازي محلولهاي مختلف بايستي به صورت همزمان مورد بررسي قرارگيرند با درنظرگرفتن تعامل رفتار فازي و ويژگيهاي ژلينگي دوپهاي پليمري غشاهاي مناسب براي جذب 2 CO در قالب تماسدهندههاي غشايي گاز مايع با قابليت جذب 2 CO باال طراحي و ساخته شدند در بخش دوم پروژه تاثير موقعيت نسبي محلول ريسندگي در دياگرام فازي سهتايي نسبت به مرزهاي باينودال و ژلينگي بر روي مورفولوژي غشاهاي توليدي مورد توجه واقع گرديد به بيان دقيقتر محلولهاي ريسندگي با ثابت نگهداشتن كسر حجمي پليمر و تغيير كسر حجمي حالل و ضد حالل در مكان هاي مختلف دياگرام فازي ساخته شدند در اين قسمت يك نوع PVDF و يك نوع حالل 2P جهت ساخت محلول ريسندگي مورد استفاده قرار گرفتند مشاهده شد كه با تغيير موقعيت دوپ ريسندگي بر روي دياگرام فازي نسبت به به مرزهاي باينودال و ژلينگي تشكيل و رشد فازهاي كريستالي مختلف تغيير كرده و در نتيجه خواص مكانيكي غشا شامل استحكام و مدول يانگ نيز متحمل تغيير ميشود از سوي ديگر با دورشدن موقعيت دوپ از محور پليمر حالل يك ساختار دو اليه در غشاي PVDF بوجود ميآيد كه باعث ميشود قابليت غشا در پسزني رنگهاي ديسپرس به ميزان قابل توجهي بهبود يابد كلمات كليدي پلي وينليدين فلوئورايد الياف توخالي غشا رفتار فازي ژلينگي نانو ساختار كريستالها جدايي فازي مايع مايع
چكيده انگليسي :
Abstract The use of polymeric membranes has been vastly increased within relatively short time period Hollow fiber membranes can be used in various applications such as microfiltration nanofiltration forward osmosis gas separation carbon dioxide absorption distillation dialysis etc Each applicationrequires a membrane with defined morphology Therefore the ability to tailor morphology of the hollowfiber membrane is the vital criterion up on which the membrane can be designed This work attempts toeliminate the ambiguities surrounding morphological aspect of the hollow fibers membrane and facilitatetheir design by employing liquid liquid phase separation and crystallization processes Hollow fibermembranes were produced using semi crystalline polymer i e poly vinylidene fluoride PVDF Theproduction of the hollow fiber samples includes formation of crystals gelation process and liquid liquidphase separation The first part of the work is concerned with investigating the effect of participatingsolvents DMF NMP 2P type of PDVF and concentration of the polymer solution on theformation of nanostructure pores and crystalline phases in the PVDF hollow fiber membranes Various solvents by affecting phase behavior and gelation of the non solvent solvent polymerternary system change viscoelastic properties of PVDF dope These effects not only resulted inchanges in the dimensions of macro voids and cavities but also caused changes in the crystallinephases in the PVDF membranes structure Additionally the use of PVDF with different melt flowindexes MFI leads to changes in the viscoelastic properties of the PVDF solutions as the result of whichmembranes with different structures are produced It was found that ternary phase diagram alone is aninadequate tool by which membrane structure can be predicted particularly membranes withnanostructure Thus in order to analyze and predict the structure of the hollow fiber membranes simultaneous consideration of rheological properties and ternary phase behavior of different solutionsmust be used Appropriate membranes for CO2 absorption in the form of gas liquid membrane contactorwith high CO2 absorption capability were designed and manufactured The membrane design was basedon the interaction of phase behavior and properties of gelation polymer solutions The second part of thework is concerned with investigating the effect of the relative position of the spinning solution in theternary phase diagram with respect to binodal and gelation boundaries Maintaining constant polymervolume fraction p and varying volume fraction of the solvent s and non solvent Ns spinningsolutions were prepared in various locations in the phase diagram The solutions were prepared using onetype of PVDF and 2P solvent It was observed that changing in relative position of spinning dope on thephase diagram with respect to binodal and gelation boundaries results in changes in formation andgrowth of crystalline phases These variations in turn affect the mechanical properties of the membranessuch as strength and Young s modulus Additionally it was found that shifting of the dope from thepolymer solvent axis results in formation of a dual structure in PVDF membrane The formation of thedual structure leads to significant improvement of disperses dye rejection by the membranes Keywords Poly vinylidene fluoride Hollow fibers Membrane Phase behavior Gelation Nanostructure Crystals Liquid liquid phase separation
استاد راهنما :
حسين فشندي، محمد ذره بيني
استاد داور :
مرتضي صادقي، مصطفي يوسفي
