SUPERVISOR
Mortaza Sadeghi,Roohollah Bagheri
مرتضی صادقی (استاد راهنما) روح اله باقری (استاد راهنما)
STUDENT
Banafsheh Molki
بنفشه ملکی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Preparation , study of the gas separation properties of PU/PVAm blend and evaluation of effect of silica nano particles on it.
: In this research، a gas separation property of polyvinyl amine -polyurethane membranes , also effect of silica nanoparticles on the gas permeation properties of polyurethane-polyvinyl amine has been investigated. polyurethane based on hard segment consisting of isophoronediisocyanate (IPDI) , 1،4-butanediol , but,amine , soft segment of poly(tetramethylene glycol) (PTMG) ، were synthesized. The polymer was synthesized in mole ratios of 3:2:1 of diisocyanate: chain extender: polyol by bulk two-step polymerization. Polyvinyl amine was synthesized trough hafman reaction. PU-PVAm membranes were prepared by thermal phase inversion method. Physical properties of synthesized polyurethanes , polyvinyl amine , polyurethane-polyvinyl amine membranes were investigated by FT-IR , SEM. Results obtained by FT-IR indicate that there is an interaction between polyurethane free carbonyl group , amine functional group in polyvinyl amine. SEM micrographs confirm that interaction between polyurethane , polyvinyl amine is weak , polyvinyl amine stay on the surface of the membrane , do not penetrate into the bulk of the polymer. The permeability of nitrogen، oxygen، methane , carbon dioxide were determined using constant volume method at the different pressure , temperature.The results of gas permeation experiments represented that by increasing the polyvinyl amine content in polymerstructure، permeabilityof the non-polar gasesdecreased , co 2 permeability , selectivity increased. It has been observed that the selectivity of CO 2 gas over N 2 , CH 4 in polyurethane considerably increased. Permeability of CO 2 was increased from 331 barrer in pure polyurethane to 531 barrer in the membrane containing 10 wt% of the polyvinyl amine. Furthermore.the selectivity of CO 2 /N 2 in the corresponding membranes demonstrated an increase from 20 to 197i the polyurethane-polyvinyl amine membranes. The gas separation performances of the prepared polymers have been comprised to Robeson upper bound. As shown the polyurethane – polyvinyl amine membranes have high performance in separation of CO 2 . olyurethane-polyvinyl amine silica Nano composite membranes were prepared by thermal phase inversion method. The prepared membranes were characterized using SEM. The obtained SEM micrographs confirmed that the silica nanoparticles increased distribution of polyvinyl amine in polymer matrix. Gas permeation properties of polyurethane-polyvinyl amine silica Nano composite membranes with silica content of 1،5 , 3 wt.% was studied for pure gases at different pressure. The obtained results indicated the increment in permeability of all non-polar gases،, reduction in co2 permeability , also CO 2 /N 2 ، CO 2 /CH 4 , O 2 /N 2 selectivities by increasing the content of silica nanoparticles in polyurethane-polyvinyl amine silica membranes. : In this research، a gas separation property of polyvinyl amine -polyurethane membranes , also effect of silica nanoparticles on the gas permeation properties of polyurethane-polyvinyl amine has been investigated. polyurethane based on hard segment consisting of isophoronediisocyanate (IPDI) , 1،4-butanediol , but,amine , soft segment of poly(tetramethylene glycol) (PTMG) ، were synthesized. The polymer was synthesized in mole ratios of 3:2:1 of diisocyanate: chain extender: polyol by bulk two-step polymerization. Polyvinyl amine was synthesized trough hafman reaction. PU-PVAm membranes were prepared by thermal phase inversion method. Physical properties of synthesized polyurethanes , polyvinyl amine , polyurethane-polyvinyl amine membranes were investigated by FT-IR , SEM. Results obtained by FT-IR indicate that there is an interaction between polyurethane free carbonyl group , amine functional group in polyvinyl amine. SEM micrographs confirm that interaction between polyurethane , polyvinyl amine is weak , polyvinyl amine stay on the surface of the membrane , do not penetrate into the bulk of the polymer. The permeability of nitrogen، oxygen، methane , carbon dioxide were determined using constant volume method at the different pressure , temperature.The results of gas permeation experiments represented that by increasing the polyvinyl amine content in polymerstructure، permeabilityof the non-polar gasesdecreased , co 2 permeability , selectivity increased. It has been observed that the selectivity of CO 2 gas over N 2 , CH 4 in polyurethane considerably increased. Permeability oane
: در چند دهه اخیر استفاده از فرآیندهای غشایی با توجه به مزایایی همچون عدم آلودگی زیست محیطی و پایین بودن هزینه ها توسعه فراوانی پیدا کرده اند در این میان غشاهای پلیمری با توجه به در دسترس بودن و فرآیند پذیری آسان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش در ابتدا پلی یورتان به روش دو مرحله ای و همچنین پلی وینیل آمین به روش هافمن سنتز شده اندو با استفاده از FTIR پلیمرهای سنتز شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از آن آمیزههای پلی یورتان-پلی وینیل آمین با ترکیب درصدهای مختلف از پلی وینیل آمین تهیه شد و با استفاده از FTIR و SEM برهم کنش دو پلیمر مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از SEM و FTIR بین دو پلیمر برهم کنش قابل ملاحظه ای مشاهده نشده است. به منظور بررسی خواص جداسازی دی اکسید کربن از نیتروژن آمیزههای تهیه شده غشاهای چگال از این پلیمرها تهیه گردید و تراوایی گازهای خالص نیتروژن، اکسیژن، متان و دی اکسیدکربن در فشارها و دماهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تراوایی نشان می دهد که با افزایش میزان پلی وینیل آمین ترواش پذیری و گزینش پذیری دی اکسید کربن پلی یورتان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. با توجه به نتایج به دست آمده زمانیکه غلظت پلی وینیل آمین 10 درصد می باشد تراواش پذیری دی اکسید کربن 531 برر و گزینش پذیری دی اکسید کربن نسبت به نیتروژن 190 به دست آمده است. و به عبارت دیگر تراوش پذیری دی اکسید کربن از 330 به 531 بارر و گزینش پذیری دی اکسید کربن نسبت به نیتروژن از 20 به 190 افزایش یافته است. در ادامه اثر نانوذرات سیلیکا بر روی خواص جداسازی غشای پلی یورتان- پلی وینیل آمین مورد بررسی ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون تراوش پذیری و گزینش پذیری نشان می دهد که با افزایش میزان نانوذرات سیلیکا ترواش پذیری و گزینش پذیری نسبت به دی اکسید کربن کاهش خواهد یافت. کلمات کلیدی: غشای چگال، غشای انتقال تسریع یافته،غشاینانوکامپوزیت،پلییورتان،پلی وینیل آمین،سیلیکا