عنوان پایان‌نامه
ساخت و مشخصه یابی خواص غشای آمیخته ی حاوی هیبرید نانولوله های کربنی و فلزات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K32;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K32
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدادیب رحیمی
- استاد راهنما
- محمد علی آرون
- چکیده
- در این تحقیق ابتدا هیبرید نانولوله های کربنی چند دیواره و دی اکسید تیتانیوم(MWCNTs/TiO2) سنتز و به عنوان فاز معدنی پراکنده شده درون غشا پلیمری پلی اتر سولفون مورد استفاده قرار گرفتند. غشا های خالص و آمیخته به روش وارونگی فاز مرطوب ساخته شده و توسط آزمایش تراوایی در جداسازی CO2 و CH4، آزمایش تصویر برداری الکترونی(FESEM)، آزمایش حرارت سنجی (DSC و TGA) ارزیابی شدند. نتایج تست گازی نشان داد با افزودن 1 درصد وزنی از نانوذرات هیبریدی مذکور، انتخاب پذیری CO2/CH4 از میزان 81/20 در حالت خالص به 33/22 افزایش می یابد ولی با افزایش مقدار نانو ذرات به 2 درصد وزنی، انتخاب پذیری CO2/CH4به میزان 60/9 کاهش می یابد و تراوایی CO2 و CH4 افزایش چشم گیری پیدا می کند. نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نانو ذرات سنتز شده بیانگر چسبیدن خوب نانو ذرات TiO2 به نانولوله های کربنی می باشد. نتایج طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD) وجود فاز آناتاز دی اکسید تیتانیوم و نانولوله های کربنی چنددیواره را تایید کرد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) از سطح مقطع غشا¬های خالص، 1 درصد و 2 درصد نشان داد تمام غشاهای سنتز شده نامتقارن شامل لایه انتخاب پذیر بر روی پایه ی متخلخل می باشند و هم چنین توزیع تقریبا یکنواخت نانوذرات درون ماتریس پلیمری توسط میکروگراف های تهیه شده مشاهده شد. نتایج آنالیز توزین حرارتی (TGA) نشان داد دمای تخریب غشاهای آمیخته حاوی 1 و 2 درصد هیبرید نانوذرات MWCNTs/TiO2 نسبت به غشای خالص افزایش پیدا کرده است. نتایج آنالیز گرماسنجی افتراقی(DSC) نشان داد دمای انتقال شیشه ای غشای خالص پلی اتر سولفون 65/201 درجه سانتی گراد و غشاهای آمیخته حاوی هیبرید نانوذرات MWCNTs/TiO2 در حالت 1 و 2 درصد وزنی به ترتیب 15/204 و772/212 درجه سانتی گراد می باشد.
- Abstract
- In this research hybrid of functionalized multi wall carbon nanotubes and dioxide titanium (MWCNTs/TiO2) were synthesized and used in polyether sulfone matrix as dispersed phase to develop a novel gas separation mixed matrix membrane. The synthesized MWCNTs/TiO2 hybrid was analyzed by TEM and XRD tests. Neat polymeric and mixed matrix membranes were fabricate by wet phase inversion method and characterized by gas permeation test, using pure CO2 and CH4 test gases, FESEM, TGA and DSC experiments. XRD results confirmed anatase phase of TiO2 and MWCNTs in synthesis powder. TEM results showed that TiO2 nanoparticles seems spherical and their diameter are nearly 13 nm. It was also found that TiO2 nanoparticles have attached to MWCNT surface obviously. The permeation test results showed that addition of 1% wt. (solid base) MWCNTs/TiO2 hybrid increases CO2/CH4 selectivity by 7.3 % while addition of 2% wt. MWCNTs/TiO2 hybrid caused both permeability of CO2 and CH4 to increase dramatically. FESEM results showed that fabricated membrane are asymmetric and uniform distribution of nanoparticles in polymer matrix was found. DSC results showed glass transition temperature of neat polymeric membrane is 201.65 centigrade degree and mixed matrix membrane contains 1 and 2 percent MWCNTs/TiO2 are 204.15 and 212.772 centigrade degree respectively. TGA results showed decomposition temperature of mixed matrix membranes are more than neat polymeric membrane. Keywords: Mixed Matrix Membrane, Gas Separation, MWCNTs/TiO2 hybrid
