عنوان پایان‌نامه
ساخت غشاهای تراوش تبخیری کامپوزیتی با لایه فعال پلیمری حاوی نانو لوله های کربنی برای جداسازی ترکیبات آلی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1583.
- تاریخ دفاع
- ۱۳ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- امین ذبیحی
- استاد راهنما
- محمد علی آرون
- چکیده
- در این پژوهش افزودن نانولولههای کربنی چند دیواره کربوکسیله به لایه انتخاب‌گر غشای مرکب آمیخته کیتوسان بر پایه پلی‌اتر‌سولفون برای جداسازی مخلوط اتانول-تولوئن به وسیله فرایند تراوش تبخیری مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، تأثیر غلظت پلیمر، درصد وزنی نانولولههای کربنی، دما و ترکیب مخلوط خوراک و نیز تورم غشاها بررسی شد. غشاها به روش جدایش فازی ساخته و ارزیابی ساختار و خواص غشاها بوسیله آنالیز تصویربرداری الکترونی روبشی نشر میدانی، آنالیز گرماسنجی دیفرانسیلی و آزمایش زاویه تماس قطره‌ی اتانول انجام شد. نتایج آنالیز گرماسنجی دیفرانسیلی نشان داد که افزودن نانولولههای کربنی به محلول پلیمری لایه انتخاب‌گر، سبب افزایش دمای انتقال شیشه‌ای غشاهای آمیخته حاصل می‌شود. نتایج آزمایش تورم نشان داد تورم غشاهای مرکب در اتانول خالص بیش از تولوئن خالص است. نتایج آزمایش زاویه تماس قطره‌ی اتانول نشان داد که میزان زاویه تماس با افزودن نانولولههای کربنی کاهش مییابد. نتایج آزمایش‌های تراوش تبخیری نشان داد که با افزودن نانولولههای کربنی به بستر پلیمری، تراوایی و گزینش‌پذیری غشا بهبود مییابد. هم‌چنین با افزایش میزان نانوذرات، تراوایی افزایش و گزینش‌پذیری کاهش مییابد. برای غشای حاوی 3 درصد وزنی کیتوسان و 1 درصد وزنی نانولوله کربنی در دمای خوراک 25 درجه سانتی‌گراد و خوراک حاوی 10 درصد وزنی اتانول، ضریب جداسازی نسبی اتانول و تراوایی کل به ترتیب 16/105 و g/m2.hr 91/556 به‌دست آمد که بهترین عملکرد غشایی در بین غشاهای ساخته شده ارزیابی شد.
- Abstract
- In this study, addition of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) to selective layer of chitosan/polyethersulfone composite membrane for separation of toluene from ethanol by pervaporation process was investigated. The effects of polymer concentration, CNT content, feed temprature, ethanol concentration in feed and membrane swelling have been studied. For fabrication of Mixed Matrix Membranes (MMMs) functionalized (-COOH) carbon nanotubes have been added to a polymeric solution. MWCNTs were characterized by FTIR and fabricated composite membranes were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), differential scanning calorimetry (DSC) and contact angle experiments. DSC results showed that addition of MWCNTs to the polymeric solution increases the glass transition temperature of membranes. The swelling study showed that the composite membranes presented higher degree of swelling in pure ethanol than pure toluene.Contact angle results showed that addition of MWCNTs decreases contact angle of membranes. Pervaporation test results showed that addition of MWCNTs can improve flux and selectivity of the MMMs. It was also found that increasing MWCNTs content, increases permeability and decreases selectivity of MMMs. The membrane with 3 wt % chitosan concentration and 1 wt % functionalized MWCNTs exhibited the best pervaporation performance, leading to a permeation flux and separation factor of 556.91 gr.m-2.h-1 and 105.16, respectively for 10 wt % ethanol in feed at 25°C.
