پديد آورنده :
لقايي، ميلاد
عنوان :
بررسي خواص جداسازي گازي غشاهاي زمينه مختلط پلي اترسولفوني در حضور ذرات خالص و اصلاح شده ي سيليكا مزوپرس MCM-41
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي - پيشرفته
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
چهارده،130ص.: مصور،جدول،نمودار
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
مرتضي صادقي
توصيفگر ها :
عامل اتصال سيلاني
تاريخ نمايه سازي :
27/10/93
استاد داور :
احمد محب، امير رزم جو
چكيده فارسي :
51 چكيده غشاهاي پليمري كاربرد گستردهاي در فرايند جداسازي گازي دارند ولي رابسون به كمك يك رابطهي جايگزي محدوديت اي نوع از غشاها را براي توسعه نشان داد براي غلبه بر اي محدوديت غشاهاي زمينه مختلط از توزيع ذرات غيرآلي در پليمرها ايجاد شدند ويژگي هاي جداسازي منحصربه فرد اي غشاها اگرچه توجه زياد جهاني را به خود جلب كرده است ولي برخي از اثرات نامناسب ايجاد شده در اي نوع از غشاها مانند چسبندگي ضعيف در سطح مشترك پليمر ذره سبب افت شديد خواص جداسازي ميگردد يكي از راههاي ارائه چسبندگي پليمر ذره و نيز براي نيز براي افزاي شده براي غلبه بر اي مشكل استفاده از عوامل اتصال سيالني است در اي پژوه پراكنده كردن مناسب ذرات در شبكهي پلياترسولفون سطح ذرات با دو عامل اتصال سيالني يعني 3 Aminopropyltrimethoxysilane APTMS و Trimethylchlorosilane TMCS به طور مجزا عامل دار شدند خواص جداسازي گازي حاصل از اي غشاها با غشاهاي زمينه مختلط حاوي ذرات اصالح نشده مقايسه گرديد ساختار اندازه و كيفيت عامل دار شدن ذرات به كمك آزمونهايي از قبيل XRD FT IR با زاويه كم TGA جذب و دفع نيتروژن DLS و TEM مورد ارزيابي قرار گرفتند سپس آزمونهايي از قبيل XRD TGA FT IR با زاويهي باز SEM WAXD و كش سنجي نمونهها بر پركنندهها در ذرات و پليمر پايداري گرمايي غشاها نق روي غشاها صورت گرفته تا به ترتيب درك بهتري نسبت به برهم كن بلورينگي كيفيت توزيع ذرات در كامپوزيتها و در نهايت خواص مكانيكي فصل مشترك به دست آيد تصاوير SEM نشان داد كه هر دو عامل اتصال سيالني منجر به توزيع بهتر ذرات و تقريب حذف حفرات غير انتخابگر گرديدهاند اي پديده منجر به بهبود پايداري ا گرمايي و استحكام مكانيكي در قياس با غشاي خالص پلياترسولفون شد براي همهي غشاهاي خالص و زمينه مختلط تروايي ايدهآل گازها 4 O2 N2 CH و 2 CO اندازه گيري شد تقريب براي تمامي غشاهاي زمينه مختلط در ميزان بار يكسان تراوش پذيري غشاهاي ا پذيريها دقيق روند معكوسي را ا زمين ه مختلط با ذرات اصالح نشده باالتر از غشاهاي زمينه مختلط با ذرات اصالح شده است ولي گزين نشان دادند مقادير متناظر تراوش پذيري 4 O2 N2 CH و 2 CO در فشار 1 bar و دماي 25 C براي غشاي زمينه مختلط شامل 32 وزني از ذرات اصالح شده با APTMS به ترتيب برابر با 113 3 99 3 21 3 و 54 3 بارر و براي غشاي زمينه مختلط با 32 وزني از ذرات اصالح نشده به ترتيب برابر 39 3 59 3 51 3 و 15 3 بارر بوده كه در قياس با 453 3 153 3 12 3 و 34 9 بارر براي غشاي پذيريهاي غشاي زمينه مختلط با ذرات اصالح شدهي APTMS چشمگيري را نشان دادند در همان ميزان بار گزين خالص افزاي پذيريهاي غشاي زمينه مختلط با ذرات اصالح نشده برابر با 14 12 4 CO2 CH و برابر با 41 53 4 O2 N2 5 1 CO2 CH و گزين 92 4 2 O2 N گرديد افزاي پذيري غشاهاي اصالح شده به حذف حفرههاي غيرانتخابگر و توزيع بهتر ذرات منسوب است در گزين پذيري 2 CO براي غشاهاي زمينه مختلط با ذرات APTMS اصالح شده نشانگر بر هم از انتظارگزين عالوه بر اي زياد شدن بي قوي گروههاي آميني با 2 CO از طريق ايجاد گروههاي كربامات سطحي است در اي جا اشاره به اي نكته حايز اهميت است كه كن 559 درصدي در تراوش پذيري 2 CO نسبت به غشاي خالص گرديد افزودن 32 وزني از ذرات اصالح نشده به PES منجر به افزاي كلمات كليدي 9 پلياترسولفون 3 MCM 41 2 PES غشاي زمينه مختلط MMM و 4 عامل اتصال سيالني
چكيده انگليسي :
131 Investigation of the Gas Separation Properties of Mixed Matrix Membranes based on Modified and Unmodified MCM 41 Silica Mesoporous in a Polyethersulfone PES Matrix Milad Laghaei m laghaei@ce iut ac ir 09 16 2014 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Morteza Sadeghi m sadeghi@cc iut ac irAbstract Polymeric membranes have lots of applications in gas separation process but Robeson used a trade offline to explain that there is a limitation to develop this kind of membrane To overcome this restriction Mixed Matrix Membranes MMMs have been fabricated by incorporating the inorganic particles as fillerinto a polymeric matrix Although the unique gas separation performance of MMM has gained universalattractions some of non ideal effects such as poor interfacial adhesion between polymer and inorganic fillerdeteriorate the general separation properties One of the possible ways to solve this problem is using silanecoupling agents In this study to enhance the polymer particle binding and to achieve the perfect dispersionof particles in the Polyethersulfone PES matrix the particle surface was functionalized by 3 Aminopropyltrimethoxysilane APTMS and Trimethylchlorosilane TMCS coupling agents separately andthe gas separation properties were compared with unmodified ones neat MCM 41 The structure size andmodification quality of MCM 41 mesoporous particles were determined by FT IR Low angle X ray powderdiffractometry XRD N2 adsorption desorption DLS and TEM Then the characterization tests such as FT IR TGA wide angle X ray diffractometry WAXD SEM and tensile stress strain were performed for betterunderstanding the polymer particles interaction thermal stability the role of filler in crystallinity quality ofthe particle dispersion in composites and finally the mechanical interfacial properties respectively The SEMmicrographs illustrate that the surface modification with both coupling agents makes the dispersion betterand approximately eliminates the non selective voids This phenomenon leads to higher thermal stability andincrease in mechanical strength compared to neat PES The ideal gas CH4 N2 O2 and CO2 permeabilitymeasurements for resulting neat PES and MMMs were carried out Although for almost all of tested gases atthe same filler content permeability of the unmodified MCM 41 PES is higher than the modified MCM 41 PES the selectivity shows reverse trend The corresponding permeability values at 8 bar and 25 C for20 wt APTMS modified MCM 41 PES for CH4 N2 O2 and CO2 are 0 096 0 11 0 62 and 3 45 Barrerwhile the permeability of 20 wt unmodified MCM 41 PES are 0 13 0 15 0 65 and 3 56 Barrer whichcompared to 0 054 0 056 0 29 and 1 40 Barrer for neat PES show remarkable higher permeability At thesame loading the selectivity of APTMS modified MCM 41 PES are CO2 CH4 35 64 O2 N2 5 6 and theselectivity of unmodified MCM 41 PES are CO2 CH4 26 46 O2 N2 4 21 The improvement in selectivitiesis attributed to the elemination of non selective voids and particles better dispersion Moreover theunexpected CO2 selectivity enhancement for MMM with APTMS modified particle can be result of stronginteraction between amine groups and CO2 via formation of surface carbamate groups It is worth pointingout that with 20 wt of unmodified MCM 41 silica mesoporous in PES CO2 permeability of the mixedmatrix membrane is shown to increase by up to 155 compared to the neat PES Keywords Polyethersulfone PES MCM 41 Mixed Matrix Membrane MMM Silane Coupling agent
استاد راهنما :
مرتضي صادقي
استاد داور :
احمد محب، امير رزم جو
