اثر پارامترهای ساخت غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمید MIL-53/ PMHS بر جداسازی CO2ازCH4

در این مقاله، غشای نامتقارن ماتریس ترکیبی ماتریمید MIL-53 ، با لایه پوششی سیلیکونی PMHS( ( ساخته شد. سه پارامتر اصلی در ساخت این غشای نامتقارن شامل غلظت پلیمر ماتریمید، غلظت پلیمر لایه پوششی و درصد ذرات چارچوب آلی-فلزی MIL-53 با روش طراحی آزمونبهین هسازی شد. سپس، تراوایی گاز CO2 و CH4 در تمام غشاهای ساخته شده اندازه گیری شد. برای بررسی ساختار غشا، ساختار سطح مشترک پلیمر و ذرات و اثر تغییر پارامترهای ساخت بر ساختار غشا، از سطح مقطع آن ها تصاویر SEM تهیه شد. همچنین، آزمون های TGA و FTIRبرای بررسی مقاومت گرمایی غشا و پیوندهای موجود در آن انجام شد. نتایج نشان داد، غشاهای ساخته شده ساختارمتخلخل با حفره های انگشتی داشته و در درصدهای کم تا متوسط از ذرات افزوده شده، فضاهای خالی گزینش ناپذیر در سطح مشترک تشکیل نشده است. مقاومت گرماییغشا با افزودن ذرات MIL-53 افزایش یافت و دمای شکست پلیمر از 410°C به 450°C افزایش یافت. نتایج تراوایی غشاها نشان داد، بیشترین مقدارگزینش پذیری 23/6 CO2/CH4 مربوط به غشای ماتریمید ) MIL53-)20% wt و) PMHS/)15% wt و ) 10% wt ( بود. اگرچه در غشاهای حاوی30% وزنی ذرات به دلیل تجمع آن ها و وجود شکاف، گزینش پذیری کاهش یافت و به 5/ 7 رسید. نتایج طراحی آزمون نشان داد، پارامتر غلظت لایه پوششی بااهمیت است و با افزایش غلظت پلیمر، گزینش پذیری افزایش می یابد. در حالی که غلظت پلیمر لایه گزینش پذیر در محدوده آزمون شده،اثر معناداری بر عملکرد غشا نداشت. بهینه سازی پارامترها نشان داد، غشای حاوی % 5/ 15 وزنی ذرات با غلظت پلیمر % 8/ 17 و غلظت لایه پوششی % 2/ 13 بیشترین مقدار گزینش پذیری و تراوایی CO2 را دارد.

Keywords:

غشای نامتقارن , شبکه آمیخته , چارچوب آلی-فلزی , پلیمر , ماتریمید MIL-53