Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Moheb
احمد محب (استاد راهنما)
 
STUDENT
Peyman Mirjani
پیمان میرجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
: Among various membrane processes, pervaporation is an effective process for separating the species of liquid mixtures particularly azeotropic and close-boiling mixtures. The membrane is the most important and key part of the pervaporation process and therefore it is useful to do some modification, including making mixed matrix membranes, to improve membrane propertiessuch as mechanical and thermal resistance as well as separation characteristics namely permeation flux and separation selectivity. The subject of the present research work was synthesis of MMMs using poly(vinyl alcohol), which is widely used polymers for preparing pervaporation membranes, cross-linked with fumaric acid and improving membrane properties by adding silica nano particles to the membrane matrix. To this aim, properties of the MMMs were studied by adding different amount of nano-silica particles to PVA membranes matrix. The incorporation of nano particles into the polymer matrix was confirmed with FT-IR analysis by the observation the peak related to SiO 2 . According to mechanical tests, increasing the nano particles loading in the polymer matrix improved the mechanical stability of the membranes. For example when 20 percent of nano-silica was added to the polymer matrix, tensile Strength at break was enhanced from 85MPa for pure PVA to 124MPa for the MMM.The synthesized MMMs were used for pervaporation dehydration of water/isopropanol mixtures to investigate the effects of nano-silicaincorporation in the polymer matrix on its PV performance. The pervaporation results at constant feed concentration showed simultaneous enhancement of flux and selectivity upon adding nano-silicato the membrane matrix, so that for a feed containing 10 wt.% water, at 60°C, the flux and selectivity for the MMMs containing 20 wt.% of nano-silica were 0.436 kg/m 2 .h and 763, respectively. At the same feed concentration and temperature, these values were 0.153 and 277 for the membrane containing 5 wt.% nano-silica. It is worth mentioning that the most important achievement of this work was simultaneous enhancement of the separation characteristics by adding nano-silica particles. In addition toto the effect of nano particles content, effects of operating conditions such as feed composition and temperature on the membrane performance were studied. It was observed that increasing in the feed concentration and temperature led to increasing flux and selectivity decline. Keywords: poly (Vinyl Alcohol), Mixed Matrix Membrane, Nano-Silica, Pervaporation, Isopropanol
در بین فرایندهای غشایی، تراوش تبخیری فرایندی کارآمد جهت جداسازی اجزاء مخلوط‌های مایع به خصوص مخلوط‌های هم‌جوش و مخلوط‌های با نقطه جوش نزدیک به یکدیگر می‌باشد. از آنجا که غشاء به عنوان قلب فرایند تراوش‌تبخیری شناخته می‌شود لذا انجام هرگونه اصلاح روی آن،از جمله ساخت غشاهای شبکه مرکب، جهت دست‌یابی به مقاومت مکانیکی بهتر و بهبود در خواص جداسازی آن همانند شار و گزینش‌پذیری ضروری به نظر می‌رسد. هدف پژوهش حاضر، ساخت غشاهای شبکه مرکب با استفاده از پلی(وینیل‌الکل)، که یکی از پرکاربردترین پلیمرها در ساخت غشاهای تراوش تبخیری می‌باشد، اتصال عرضی شده با فوماریک اسید و بهبود خواص آن با افزودن ذرات نانوسیلیکا بود.برای این منظور غشاهای شبکه مرکب پلی(وینیل‌الکل) با درصدهای مختلف نانوسیلیکا تهیهشده و مورد ارزیابی قرار گرفتند. حضور نانوذره در شبکه پلیمر با مشاهده پیک‌های مربوط به نانوسیلیکا با استفاده از آزمون FTIRبه اثبات رسید. آزمون‌های مکانیکی اثبات کرد که افزایشمیزان نانوذرات اثر مثبتی برمقاومت مکانیکی غشاهای شبکه‌مرکب خواهد داشت؛ به گونه‌ای که استحکام کششی در نقطه شکست برای غشاء بدون نانوذره، از مقدارMPa85، با افزودن 20 درصد نانوذره بهMPa124 ارتقاء یافت.اثر افزودن نانوذرات بر خواص جداسازی غشاهای شبکه مرکب با استفاده از آزمون تراوش تبخیری در جداسازی مخلوط آب و ایزوپروپانول مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج تراوش‌تبخیری نشان داد که در ترکیب درصد ثابت خوراک، افزایش درصد نانوسیلیکا باعث افزایش همزمان شار وگزینش‌پذیری می‌گردد، به گونه‌ای که برای خوراک 10 درصد وزنی آب درون ایزوپروپانول در دمای 60درجه سانتی‌گراد، با استفاده از غشاء شبکه‌مرکب حاوی20درصد وزنی نانوسیلیکا، میزان شارkg/m 2 .h 436/0و گزینش‌پذیری763به دست آمد. این مقادیر برای غلظت یکسان خوراک و دما و غشاء حاوی 5 درصد وزنی نانوسیلیکا، به ترتیب معادل 153/0 و 277 بودند. می‌توان اذعان داشت که مهمترین دستاورد این پژوهش، همین افزایش

ارتقاء امنیت وب با وف بومی