Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Dinari,Mortaza Sadeghi
محمد دیناری (استاد مشاور) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Anahita Ronasi
آناهیتا رناسی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Effect of Cyanuric Chloride and it's Derivatives on Gas Separation Properties of Poly(Urethane/Urea) Membrane.
Membrane technologies are among the newest gas separation technologies and today they are widely used in various oil, gas and petrochemical industries. Among different membranes being used in gas separation, polymeric membranes are used more extensively. But creating a balance between selectivity and permeability is one of the major problems of pure polymeric membranes. Using mixed-matrix membranes is a method to overcome this limitation. Mixed-matrix membranes possess necessary capacity to achieve a higher level of selectivity and permeability or both, compared to available polymeric membranes. In this study, we initially used the cyanuric chloride compound which has chlorine polar groups in its structure, in order to make poly(urethane-urea) mixed-matrix membranes. Then, by changing particles’ structure, by adding some active amine groups to it and converting it to melamine and 2, 4, 6-Trihydrazine and 1, 3, 5 Triazine (THDT), we studied the effect of adding these groups on the performance of mixed-matrix membranes, in the process of gas separation. All the membranes were prepared by using phase inversion method and through applying solvent evaporation. Pure and mixed-matrix membranes were then evaluated by using XRD, FT-IR and SEM techniques. The result showed that all three particles distributed uniformly through the membrane and there is good compatibility between particles and polymer phases. According to FT-IR test result's the presence of Cyanuric Chloride particles in hard segments and THDT and Melamine particles in soft segments of polyurethane is more likely. Also, the permeability of carbon dioxide, oxygen, methane and nitrogen were measured at the pressure of 10 bar and at 30 ° C temperature for all the pure and Mixed Matrix Membranes. Comparison of permeability of gases in Mixed Matrix Membranes shows that poly(urethane-urea) /Cyanuric Chloride Mixed Matrix Membrane has had the most rate of permeability improvement in comparison with the pure membrane; so that the permeability of carbon dioxide, oxygen, methane and nitrogen, which were respectively 83.44, 7.26, 11.72 and 3.48 in pure poly(urethane-urea) membrane increased to 132.68, 10.73, 14.24 and 4.90 in poly(urethane-urea) / Cyanuric Chloride Mixed Matrix Membrane containing 10 wt% of Cyanuric Chloride and thus they have increased 59%, 48%, 22% and 21% respectively. The largest increase in the selectivity belonged to poly(urethane-urea) /THDT Mixed Matrix Membrane in which the selectivity of a pair of gases, including carbon dioxide to methane, carbon dioxide to nitrogen and oxygen to nitrogen increased from 7.12, 24.00 and 2.09 in pure poly(urethane-urea) a membrane to 12.46, 46.14 and 2.40 in 10wt% poly(urethane-urea) / THDT mixed matrix membrane and they increased 75%, 92% and 15% respectively. Keywords : Polyurethane, Mixed Matrix Membrane, Cyanuric Chloride, Melamine, 2, 4, 6-Trihydrazine-1, 3, 5 Triazine, gas separation.
فناوری های غشایی از جدیدترین فناوری های جداسازی گاز به‌حساب می آیند و امروزه در صنایع مختلف نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد فراوانی یافته اند. در میان غشاهای مورداستفاده در جداسازی گاز، غشاهای پلیمری کاربرد بسیار گسترده ای دارند. اما ایجاد تعادل میان گزینش پذیری و تراوش پذیری یکی از اصلی ترین مشکلات غشاهای پلیمری خالص می باشد. استفاده از غشاهای زمینه مرکب یکی از روش های غلبه بر این محدودیت است. غشاهای زمینه مرکب ظرفیت لازم برای رسیدن به میزان بالاتر گزینش پذیری، تراوش پذیری و یا هردو را نسبت به غشاهای پلیمری موجود دارند. در این پژوهش ابتدا از ترکیب سیانوریک کلراید که دارای گروه های قطبی کلر در ساختار خود می باشد برای ساخت غشا زمینه مرکب پلی( یورتان-اوره)استفاده شد. سپس با تغییر ساختار ذرات با افزودن برخی گروه های فعال آمینی به آن و تغییر آن به ملامین و 2 ، 4 و 6 تری هیدرازینو-1 ، 3 و 5 تری آزین(THDT)، چگونگی تأثیر افزودن این گروه ها بر عملکرد غشا زمینه مرکب در جداسازی گازها موردبررسی قرار گرفت. همه غشاها توسط روش جدایی فازی از طریق تبخیر حلال تهیه گردیدند. غشاهای خالص و زمینه مرکب ساخته‌شده توسط آزمون های XRD، FT-IR و SEM مورد ارزیابی قرار گرفتند. هم چنین تراوایی گازهای خالص دی‌اکسید کربن، اکسیژن، متان و نیتروژن در فشار 10 بار و دمای 30 درجه سانتی‌گراد برای تمامی غشاهای خالص و زمینه مرکب اندازه گیری شد. نتایج آزمون های مشخصه یابی، بیانگر این موضوع هستند که هر سه ذره ی استفاده‌شده سازگاری خوبی با پلیمر پلی یورتان دارند و به‌طور یکنواخت در غشا توزیع شده اند. با توجه به نتایج آزمون FT-IR احتمال حضور ذرات سیانوریک کلراید در فاز سخت پلی( یورتان-اوره) و ذرات ملامین و THDT در فاز نرم پلی( یورتان-اوره)بیش تر می باشد. مقایسه ی تراوایی گازها در غشاهای زمینه مرکب نشان می دهد غشا زمینه مرکب پلی( یورتان-اوره)/سیانوریک کلراید، بیش ترین میزان بهبود تراوش پذیری نسبت به غشا خالص را داشته است بطوریکه تراوش پذیری گازهای دی‌اکسید کربن، اکسیژن، متان و نیتروژن به ترتیب از مقدار 44/83، 26/7، 71/11 و 48/3 در غشا پلی( یورتان-اوره)خالص به مقدار 68/132، 73/10، 24/14 و 19/4 در غشا زمینه مرکب پلی( یورتان-اوره)/سیانوریک کلراید حاوی 10 درصد وزنی سیانوریک کلراید افزایش یافت که به ترتیب به میزان 59% ، 48% ، 22% و 21% افزایش داشته اند. هم چنین بیشترین میزان افزایش گزینش پذیری مربوط به غشا زمینه مرکب پلی( یورتان-اوره)/THDT بوده است که در آن گزینش پذیری جفت گازهای دی‌اکسید کربن به متان، دی‌اکسید کربن به نیتروژن و اکسیژن به نیتروژن به ترتیب از مقدار 12/7، 00/24 و 09/2 در غشای خالص پلی ( یورتان-اوره) به 46/12، 14/46 و 40/2 در غشای 10% وزنی پلی( یورتان-اوره)/THDT افزایش یافت که به ترتیب 75%، 92% و 15% افزایش داشته اند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی