بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله دو ترکیب آلی با وزن مولکولی کم به محلول پلیمری به عنوان تسریع کننده ی فرآیند وارونگی فازی افزوده شده و تاثیر آنها بر ساختار غشای صفحه تخت پلی وینیل کلراید - PVC - و نیز عملکرد آنها به عنوان تماس دهنده غشایی بررسی شد. پروپانول و اسیداستیک به طور مجزا به حلال NMP برای تهیه ی یک محلول پلیمری شامل %18 وزنی PVC،%1وزنی افزودنی و%81وزنی NMP برای ساختن غشاهای صفحه تخت از طریق روش وارونگی فازی افزوده شدند .غشای ساخته شده با پروپانول ، بالاترین شار جذب را نتیجه داد که به تخلخل بالا و انحنا پایین ساختار غشا نسبت داده می شود.
1مقدمه :
افزایش روز افزون فعالیت های صنعتی منجر به ازدیاد گازهای گلخانه ای در سطح جهان شده است که این امر منجر به خسارت های جبران ناپذیری به جهان اطراف ما می شود بطوریکه این پدیده موجب گرم شدن کره زمین و بوجود آمدن مسائل زیست محیطی می شود.
در این بین گاز CO2 سهم بسزایی در بین گازهای گلخانه ای دارد بطوریکه کشورهای زیادی به دنبال حذف این گاز و یا کاهش تولید آن هستند و هر ساله نشست های مهمی در سطح جهان بدین منظور برگزار می شود، فناوری هایی که در حال حاضر برای جداسازی CO2 به کار می روند، بر مبنای فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی می باشند. روش هایی همچون برج های آکنده، ستون های حبابی، ستون های پاششی از فرآیندهای رایج در صنعت به منظور حذف گاز CO2 هستند، انرژی بر بودن، نیاز به هزینه های اپراتوری بالا، مشکلات عملیاتی همچون کف کردن، ماندگی و ... از جمله مهمترین مشکلاتی است که صنعت با آن روبرو است
امروزه فرآیندهای غشایی به عنوان راه حلی برای رفع این مشکلات مورد توجه قرار گرفته است. در این میان تماس دهنده های غشایی به عنوان روشی نوین در بین فرآیندهای غشایی با داشتن مزایایی همچون سطح تماس بالا، انعطاف پذیری، کنترل جریان گاز و مایع و... می تواند به عنوان راه حلی کارآمد در نظر گرفته شود.[2] که در آن غشا تنها به عنوان مانعی برای جلوگیری از اختلاط فازها، بین دو فاز گاز - CO2 - و فاز مایع - آب مقطر یا آلکانوآمین - ، می باشد و هیچگونه نقشی در انتخاب یک جز ندارد.
تماس دهنده های غشایی برای اولین بار توسط Qiو Cussler به منظور جداسازی CO2 مورد استفاده قرار گرفت.
پس از آن مطالعات بسیاری بر روی استفاده از این سیستم در جداسازی CO2 انجام شده است . بیشتر این تحقیقات بر پایه استفاده از از پلیمرهایی چون[7]PEI,[5]PTFE,[6,8]PVDF بوده است، در پژوهش حاضر با استفاده از افزودن دو ترکیب آلی به غشای پی وی سی به بررسی ساختار و عملکرد آن در فرآیند جذب CO2 با استفاده از تماس دهنده ی غشایی پرداخته می شود .
عنوان یک سد فیزیکی است که علاوه بر اینکه مانع از اختلاط فازها در یکدیگر می شود سطح تماس بالایی را ایجاد می کند . در تماس دهنده های غشایی شاهد سه مقاومت برای انتقال جرم از فاز گاز به فاز مایع هستیم که عبارت اند از:
1. مقاومت انتقال جرم از مخلوط گازی به سمت سطح غشا
2. مقاومت انتقال جرم نفوذ از بین حفرات غشا تا رسیدن به دهانه غشا در سمت دیگر
3. مقاومت انتقال جرم نفوذ به درون بالک مایع
بطور کلی ثابت انتقال جرم در این با استفاده از رابطه 1 بدست می آید. [شا
1؛-1تئوری:
در تماس دهنده های غشایی گاز-مایع، فاز گاز در سمت پوسته و فاز مایع در داخل الیاف - یا برعکس - جریان می یابند. برخلاف فرآیندهایی مثل جداسازی گازی که انتخابگری بر عهده غشا است در این فرآیند انتخابگری بر عهده جاذب مایع است.
-2مواد و روش ها:
-1-2مواد
در این پژوهش از پودر پلی وینیل کلراید از شرکت پتروشیمی اروند خوزستان، پروپانول و استیک اسید به عنوان ایجاد کننده حفره از شرکت مرک آلمان ، حلال NMP از شرکت دایجونگ استفاده شد .
-2-2تعیین ویژگی های غشا
-ساخت محلول پلیمری:
ابتدا پودر پی وی سی را در آون در دمای 70 درجه سلسیوس خشک کرده و سپس آن را به حلال NMP اضافه می کنیم و محلول 18 درصد وزنی را با استفاده از همزن مکانیکی می سازیم، سپس میزان افزودنی ها به نسبت 1 درصد - نسبت حلال به غیر حلال - به محلول اضافه شده و با همزن کاملا حل می کنیم.
پس از آن غشاها را بر روی شیشه با استفاده از یک لوله تو پر شیشه ای با قطر کم پهن کرده و در ادامه درون آب به عنوان ضد حلال گذاشته تا آب جای حلال و افزودنی را گرفته و غشا شکل بگیرد که در جدول شماره 1 این ویژگی ها قابل مشاهده است.
پس از 24 ساعت غشاها را از آب بیرون کرده و به مدت 24 ساعت در دمای عادی خشک میکنیم . سپس به بررسی ساختار و عملکرد غشا با استفاده از تست هایی که در ادامه ذکر می شود میپردازیم.
جدول شماره :1 ویژگی های غشاهای ساخته شده LEP
2-2-2میزان تخلخل غشا
تخلخل غشا - - عبارت است از نسبت حجم حفره های مجزا/جداشده به حجم کل غشا متخلخل. تخلخل غشا با استفاده از معادله شماره 4 محاسبه می شود .
فشار ورود مایع ، کمینه فشار لازم برای عبور دادن مایع از میان منافذ غشا برای مرطوب ساختن آن می باشد. نظر به اینکه بزرگترین منافذ آسان تر از منافذ کوچک مرطوب می شوند، این تست معیاری برای اندازه ی بزرگترین منافذ می باشد. غشای مورد استفاده در کاربردهای تماس دهنده باید LEPW کافی را برای جلوگیری از رخنه ی مایع به درون منافذ غشا داشته باشد. .ماژول مورد استفاده در آزمایش جذب گاز در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفت . آب به داخل ماژول به وسیله ی پمپ دیافراگمی فرستاده شد و فشار آب بتدریج در هرگام 0.2 bar افزایش می یافت فشاری که در آن اولین ریز قطره ی آب در سطح خارجی غشا ظاهر شد به عنوان LEPW گزارش شده است. که نتایج در جدول شماره 1 قابل مشاهده است. .
برای اینکار مقداری از غشا را توسط یک قیچی یا چاقوی تیز - حدود 10 سانتی متر مربع - دو روز بعد از اینکه غشا تهیه شده و هنوز در آب قرار دارد برش داده و آنرا وزن می کنیم - قبل از وزن نمودن غشاهای تر، آب باقیمانده در روی غشا را با جریان هوا خارج می سازیم - سپس غشا را درون آون گذاشته تا در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت یک روز کاملا خشک شود و دوباره وزن میکنیم با اینکار ما وزن خشک و تر غشای مربوط را داشته و می توانیم آنها را با استفاده از معادله شماره 4 میزان تخلخل را محاسبه کنیم.
