عنوان پایان‌نامه
جداسازی اسیدهای آلی از محلولهای آبی با استفاده از غشاهای تراوش تبخیری آمیخته حاوی نانو لوله های کربنی با سطحی بهبود یافته
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1413.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62254
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- ندا بیرامی
- استاد راهنما
- محمد علی آرون
- چکیده
- در این پژوهش افزودن نانولوله‌های کربنی به فاز پیوسته‌ی پلیمر پلی‌اتر‌سولفون برای جداسازی استیک اسید از آب مورد بررسی قرار گرفته است. برای تولید غشاهای پلی‌اتر‌سولفون خالص و غشای پلی‌اتر‌سولفون آمیخته حاوی نانولوله‌های کربنی از روش وارونگی فازی مرطوب استفاده شد. تأثیر غلظت پلیمر، درصد وزنی نانولوله کربنی، روش توزیع آنها، دما، غلظت مخلوط خوراک و تورم غشاها مورد مطالعه قرار گرفته است. برای ساخت غشای آمیخته، نانولوله‌های کربنی به صورت کربوکسیله و عاملی شده با پلیمر کیتوسان به محلول پلیمری پلی اتر سولفون افزوده شده‌اند. برای بررسی خواص نانولوله‌های کربنی از آنالیزهای طیف سنجی فروسرخ فوریه و آزمایش طیف‌سنجی رامان و جهت ارزیابی ساختار و خواص غشاها از آنالیز تصویربرداری الکترونی روبشی نشر میدانی، آنالیز گرماسنجی دیفرانسیلی و آزمایش زاویه تماس آب استفاده شده است. اندازه‌گیری دمای انتقال شیشه‌ای غشاها نشان می‌دهد که افزودن نانولوله‌های عاملی شده با کیتوسان و خالص به محلول پلیمری سبب افزایش دمای انتقال شیشه‌ای غشاها می‌شود. نتایج آزمایش زاویه تماس آب نشان داد که میزان آب‌دوستی غشاها با افزودن نانولوله‌های کربنی افزایش می‌یابد. نتایج آزمایش تراوایی نشان می‌دهد افزودن نانو‌لوله‌کربنی به بستر پلیمری، تراوایی و گزینش‌پذیری غشا را بهبود می‌بخشد. هم چنین با افزایش درصد این ذرات، تراوایی افزایش و گزینش‌پذیری کاهش می‌یابد. غشاهای حاوی نانولوله‌های کربنی عاملی شده با کیتوسان نتایج بهتری در مقایسه با نانولوله‌های اندود شده دارند. در غلظت پلی‌اتر‌سولفون %22 و نانولوله کربنی 1 درصد وزنی در دمای 35 درجه سانتی‌گراد و خوراک حاوی 10 درصد وزنی استیک اسید ضریب جداسازی 82/98 و تراوش پذیری g/m2.hr 706 به‌دست آمد که بهترین عملکرد غشایی در بین غشاهای ساخته شده ارزیابی شد.
- Abstract
- In this study, addition of carbon nanotubes to polyethersulfone polymer for separation of acetic acid from water by pervaporation process was investigated. Neat polyethersulfone and polyethersulfone-carbon nanotube mixed matrix membranes (MMMs) were fabricated using the wet phase inversion method. For fabrication of MMMs, pure, coated and chitosan functionalized carbon nanotubes have been added to a polymeric solution. Carbon nanotubes were characterized by FTIR and RAMAN spectroscopy analyses and fabricated membranes were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), differential scanning calorimetry (DSC) and contact angle experiments. DSC results showed that addition of pure and chitosan functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) to the polymeric solution increases the glass transition temperature of membranes. Contact angle results showed that addition of MWCNTs increases the hydrophilicity 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. Membranes containing chitosan functionalized MWCNTs have better performance compared with membranes containing pure carbon nanotubes. The membrane with 22 wt % polyethersulfone concentration and 1 wt % chitosan functionalized MWCNTs exhibited the best pervaporation performance, leading to a permeation flux and separation factor of 637 g.m-2.h-1 and 98.82, respectively for 10 wt % acid in feed at 35°C.
