Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Dinari,Mortaza Sadeghi
محمد دیناری (استاد مشاور) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Yasaman Karami
یاسمن کرمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

CO2 Separation from N2, He and CH4 Through Polymer Intrinsic Microporosity /Covalent Organic Framework(PIM-1/COF) Mixed Matrix Membranes
The issue of reducing CO 2 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 investment costs, small size, light weight, no phase change during the membrane technologies in various industries has been widespread due to low metal, ceramic and polymer are used to prepare membranes. Polymer membranes are separation process, and less energy consumption. A wide range of materials like gas separation. The gas traort from polymer membranes is mainly controlled the most important option for membrane separation due to the good efficiency of by the Solution-diffusion mechanism. In this mechanism, the permeability is properties of polymer membranes. The chemical modification of the membrane, the obtained from the product of the solubility coefficient and diffusivity coefficient. In recent years, many efforts have been made to improve the polymer blending, the design of new block copolymers, and nanocomposite separations. membranes are the basis of the results of this research. The Polymer of Intrinsic Microporosity (PIM-1) based on Polyimide are a new group of polymers that have attracted researchers due to their excellent properties in gas 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 covalent organic solvent to prepare it. Characterization tests like FTIR, XRD, TGA and FESEM on framework (COF) were prepared by phase inversion method and chloroform as a As the COF loading increased from 5 wt% to 7.5 wt%, nanoparticles tended to Mixed Matrix Membranes and Covalent Organic Framework nanoparticles was done. aggregate. In this research gas permeation properties for PIM-1/COF mixed 35° C and 2 bar pressure was investigated. The results showed that the carbon matrix membrane with 2.5-5-7.5%wt loading of COF at a constant temperature of dioxide gas permeation test increased from 1372.29 for pure PIM-1 membrane to 12879.13 for a PIM-1/COF membrane containing 7.5%wt COF. CO 2 /N 2 and CO 2 /CH 4 selectivity of mixed matrix membrane are significantly increased from 7.67 and 9.65 for pure PIM-1 membrane to 14.68 and 13.21 for PIM-1/COF-5. As the COF loading increased from 5 wt% to 7.5 wt, CO 2 /N 2 and CO 2 /CH 4 selectivity decreased from 14.68 and 13.21 to 13.82 and 11.14. The decrease in CO 2 /N 2 and CO 2 /CH 4 selectivity with increase CO 2 permeability was attributed to agglomeration of nanofiller and formation of COF clusters. Based on the results of the gas permeation test, the efficiency of the PIM-1/COF mixed matrix membrane improved gas separation, thus interrupting the Robeson upper-bound.
مسئله کاهش آلودگی­های ناشی از انتشار CO 2 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 انحلال و نفوذ بررسی می­شود. در این مکانیزم تراوش پذیری از حاصلضرب ضریب حلالیت و ضریب نفوذ حاصل می­گردد. در سال­های اخیر تلاش­های بسیاری برای بهبود خواص غشاهای پلیمری انجام شده است. اصلاح شیمیایی غشا، آلیاژ سازی پلیمرها، طراحی کوپلیمرهای قطعه­ای جدید و غشاهای نانو کامپوزیتی زمینه مرکب [1] 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 متان و نیتروژن با استفاده از غشا زمینه مرکب پلیمر میکرومتخلخل ذاتی (PIM-1) و نانوذره متخلخل چهارچوب آلی کوالانسی (COF) مورد بررسی قرار گرفت. غشاها به روش جدایی فازی تهیه شد و برای ساخت آن از کلروفرم به عنوان حلال استفاده گردید. آزمون­های مشخصه یابی FTIR، XRD، TGA و FESEM بر روی غشاهای زمینه مرکب و نانوذره 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 نانوذرات 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 35 درجه سانتیگراد و فشار 2 بار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند تراوش پذیری گاز دی اکسید کربن از 29/1374 بارر برای غشا خالص به 13/12987 بارر برای غشا زمینه مرکب حاوی 5/7 درصد وزنی COF افزایش یافت. همچنین گزینش پذیری جفت گازهای CO 2 /N 2 و CO 2 /CH 4 از مقدار67/7 و 65/9 برای غشا خالص به مقدار 68/14 و 21/13 برای غشا زمینه مرکب حاوی 5 درصد وزنی COF افزایش یافت. با افزایش ذرات COF (از 5 به5/7 درصد وزنی)، گزینش پذیری CO 2 /N 2 و CO 2 /CH 4 از مقدار 68/14 و 21/13 به مقدار 82/13 و 14/11 کاهش می­یابد. کاهش گزینش پذیری CO 2 /N 2 و CO 2 /CH 4 همراه با افزایش تراوش پذیری گاز CO 2 به دلیل تجمع نانوذرات و ایجاد کلوخه­ها (که در آزمون­های مشخصه یابی بررسی شد) است. بر اساس نتایج آزمون تراوایی گازها، کارایی غشاهای زمینه مرکب پلیمر میکرومتخلخل ذاتی/ چهارچوب آلی کوالانسی در جداسازی گازهای مورد نظر بهبود یافت به طوریکه منحنی رابسون را قطع می­کند. [1] Mixed matrix membrane

ارتقاء امنیت وب با وف بومی