پديد آورنده :
كرمي، ياسمن
عنوان :
جداسازي دي اكسيد كربن از نيتروژن، هليوم و متان توسط غشا زمينه مركب پليمر ميكرو متخلخل ذاتي و چهارچوب آلي كوالانسي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي پليمر- صنايع پليمر
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفت، 79ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مرتضي صادقي
استاد مشاور :
محمد ديناري، مسعود سروش
توصيفگر ها :
جداسازي دي اكسيد كربن/ نيتروژن , غشاي پليمري زمينه مركب , جداسازي گاز دي اكسيد كربن/متان , پليمر ميكرو متخلخل ذاتي , چهارچوب آلي كوالانسي
استاد داور :
احمد اسدي نژاد، احمد محب
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/07/28
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/07/28
چكيده فارسي :
1 چکیده مسئله کاهش آلودگیهای ناشی از انتشار 2 CO از مهمترین مسائل در زمینه محیط زیست میباشد بدین منظور پژوهشگران روشهای مختلفی برای حذف این آلودگی از جریان گاز خروجی صنایع بکار بردهاند امروزه استفاده از فناوریهای غشایی در صنایع مختلف به دلیل هزینه سرمایه گذاری پایین اندازه کوچک وزن سبک عدم تغییر فاز در طول فرآیند جداسازی و مصرف انرژی کمتر گسترش فراوانی یافته است طیف وسیعی از مواد فلزی سرامیکی و پلیمری در ساخت غشاها استفاده میشود غشاهای پلیمری بعلت راندمان خوبی که در جداسازی گازها دارند مهمترین گزینه مورد استفاده در فناوری غشایی جداسازی گاز میباشند انتقال گاز از میان غشاهای پلیمری عمدتا با مکانیزم انحالل و نفوذ بررسی میشود در این مکانیزم تراوش پذیری از حاصلضرب ضریب حاللیت و ضریب نفوذ حاصل میگردد در سالهای اخیر تالش های بسیاری برای بهبود خواص غشاهای پلیمری انجام شده است اصالح شیمیایی غشا آلیاژ سازی پلیمرها طراحی کوپلیمرهای قطعهای جدید و غشاهای نانو کامپوزیتی زمینه مرکب از نتایج این تحقیقات هستند پلیمرهای میکرومتخلخل ذاتی بر پایه پلی ایمیدها گروهی از پلیمرهای جدید هستند که به علت دارا بودن خواص عالی در جداسازی گازها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته اند در این پژوهش جداسازی گاز دی اکسید کربن از نیتروژن متان و هلیوم با استفاده از غشا زمینه مرکب پلیمر میکرومتخلخل ذاتی PIM 1 و نانوساختار متخلخل چهارچوب آلی کواالنسی COF مورد بررسی قرار گرفت غشاها به روش جدایی فازی تهیه شد و برای ساخت آن از کلروفرم به عنوان حالل استفاده گردید آزمونهای مشخصه یابی1 TGA3 XRD2 FTIR و4 FESEM بر روی غشاهای خالص و زمینه مرکب و نیز COF انجام شد از نتایج آزمونهای مشخصه یابی چنین برداشت شد که تا 5 درصد وزنی COF نانوذرات به خوبی در بستر پلیمر توزیع شدند و با افزایش درصد وزنی COF به 5 7 درصد ذرات تجمع یافته و کلوخههای بزرگ ایجاد گردیدند در این پژوهش عملکرد جداسازی گاز غشاهای زمینه مرکب PIM 1 COF با درصدهای وزنی 5 2 5 و 5 7 درصد COF در دمای ثابت 53 درجه سانتیگراد و فشار 2 بار مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان دادند تراوش پذیری گاز دی اکسید کربن از 88 1 55 6531 بارر برای غشا خالص به 30 1 31 78921بارر برای غشا زمینه مرکب حاوی 5 7 درصد وزنی COF افزایش یافت همچنین گزینش پذیری جفت گازهای 2 CO2 N و 4 CO2 CH از مقدار52 7 و 21 9 برای غشا خالص به مقدار 27 41 و 61 31 برای غشا زمینه مرکب حاوی 5 درصد وزنی COF افزایش یافت با افزایش ذرات COF از 5 به5 7 درصد وزنی گزینش پذیری 2 CO2 N و 4 CO2 CH از مقدار 27 41 و 61 31 به مقدار 65 31 و 41 11 کاهش مییابد کاهش گزینش پذیری 2 CO2 N و 4 CO2 CH همراه با افزایش تراوش پذیری گاز 2 CO به دلیل تجمع نانوذرات و ایجاد کلوخهها که در آزمونهای مشخصه یابی بررسی شد است ضریب نفوذ و حاللیت گازها توسط روش زمان تاخیر محاسبه گردید و نتایج نشان داد با افزودن COF به بستر پلیمر ضریب نفوذ و ضریب حاللیت گازها در غشا افزایش یافته است ضریب حاللیت و ضریب نفوذ گاز 2 CO به ترتیب از مقدار 30 69 10 2 cm3 STP cm3cmHg و 44 3 10 8 cm2 s در غشا خالص1 PIM به مقدار 112 8 10 2 cm3 STP cm3cmHg و 141 65 10 8 cm2 s در غشا زمینه مرکب حاوی 5 7 درصد وزنی COF افزایش یافت بر اساس نتایج آزمون تراوایی گازها کارایی غشاهای زمینه مرکب پلیمر میکرومتخلخل ذاتی چهارچوب آلی کواالنسی در جداسازی گازهای 2 CO2 N و 4 CO2 CH بهبود یافته و حد باالی رابسون را قطع کرده است کلمات کلیدی جداسازی دی اکسید کربن نیتروژن غشای پلیمری زمینه مرکب جداسازی گاز دی اکسید کربن متان پلیمر میکرومتخلخل ذاتی چهارچوب آلی کواالنسی 1 Fourier Transfer Infrared Spectroscopy FT IR 2 X ray powder diffraction 3 Thermo gravimetric analysis TGA 4 Field Emission Scanning Electron Microscopy
چكيده انگليسي :
80 CO2 Separation from N2 He and CH4 Through Polymer Intrinsic Microporosity and Covalent Organic Framework Mixed Matrix Membranes Yasaman Karami y karami@ce iut ac ir June 2019 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Dr Morteza Sadeghi m sadeghi@cc iut ac irAbstractThe issue of reducing CO2 emissions is one of the most critical environmental problems To this end researchers have used various methods to eliminate this contamination from the industrial gas flow Today the use of membrane technologies in various industries has been widespread due to lowinvestment costs small size light weight no phase change during the separation process and lessenergy consumption A wide range of materials like metal ceramic and polymer are used to preparemembranes Polymer membranes are the most important option for membrane separation due to thegood efficiency of gas separation The gas transport from polymer membranes is mainly controlledby the Solution diffusion mechanism In this mechanism the permeability is obtained from theproduct of the solubility coefficient and diffusivity coefficient In recent years many efforts havebeen made to improve the properties of polymer membranes The chemical modification of themembrane the polymer blending the design of new block copolymers and nanocompositemembranes are the basis of the results of this research The Polymer of Intrinsic Microporosity PIM 1 is a new group of polymers that have attracted researchers due to their excellent properties in gasseparations In this research the separation of carbon dioxide from methane and nitrogen was studied Mixed matrix membranes MMMs based on the polymer of intrinsic microporosity and the covalentorganic framework COF were prepared by phase inversion method and chloroform as a solvent toprepare it Characterization tests like FTIR XRD TGA and FESEM on Mixed Matrix Membranesand Covalent Organic Framework nanoparticles was done As the COF loading increased from 5wt to 7 5 wt nanoparticles tended to aggregate In this research gas permeation properties forPIM 1 COF mixed matrix membrane with 2 5 5 7 5 wt loading of COF at a constant temperatureof 35 C and 2 bar pressure was investigated The results showed that the carbon dioxide gaspermeation test increased from 1356 55 1 88 for pure PIM 1 membrane to 12987 13 1 03 for aPIM 1 COF membrane containing 7 5 wt COF CO2 N2 and CO2 CH4 selectivity of mixed matrixmembrane are significantly increased from 7 25 and 9 12 for pure PIM 1 membrane to 14 72and13 16 for PIM 1 COF 5 As the COF loading increased from 5 wt to7 5wt CO2 N2 andCO2 CH4 selectivity decreased from 14 72 and 13 16 to 13 56 and 11 14 The decrease in CO2 N2and CO2 CH4 selectivity with increase in CO2 permeability was attributed to agglomeration ofnanofiller and formation of COF clusters Based on the results of the gas permeation test theefficiency of the PIM 1 COF mixed matrix membrane improved gas separation thus interrupting theRobeson upper bound Keywords CO2 N2 separation Polymer Mixed Matrix Membrane CO2 CH4 separation Polymer of Intrinsic Microporosity Covalent Organic Framework
استاد راهنما :
مرتضي صادقي
استاد مشاور :
محمد ديناري، مسعود سروش
استاد داور :
احمد اسدي نژاد، احمد محب
