بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش تاثیرنانوذرات اکسید آلومینیم بر روي خواص تراوایی غشاي پلی یورتان مورد بررسی قرار گرفت. غشاي پلی یورتان می تواند به عنوان نسل جدیدي از غشا در جداسازي ترکیبات آلی از ترکیبات آبی مورد استفاده قرار گیرد، به این صورت که نرخ جریان از ترکیبات آلی ، به طور نسبی خیلی کوچکتر از آب می باشند و ترکیبات آلی از غشا باید عبور کنند و در مقابل آن آب نباید از سراسر غشا عبور کند، می توان از غشاهاي اندام شناسی - پلیمر - که اخیرال گسترش یافته اند، استفاده کرد. ساخت غشا از کوپلیمرهاي بلوك - پلی فنیل سیلز-کیو اسید - - کغهغطپأش کئکطکئyغکلاژضyئپژ - پلی دي متیل سیکلوکسان - و پلی یورتان در نتیجه انتخاب لایه ها موقعیت مناسبی براي بازیافت، مقدار ناچیز استون و متانول از آب می باشند، که می توانند کاربرد نوینی در تصفیه فاضلاب هاي پتروشیمی و همچنین صنایع شیمیایی داشته باشند. از این غشا نیز می توان درتصفیه پساب هاي خروجی از کارخانجاتی که از ترکیبات الکلی و فنلی به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند استفاده نمود.پلی یورتان بر پایه پلی تترامتیلن گلیکول با وزن مولکولی 2000 به عنوان قطعه نرم، 1و6 هگزا متیلن دي ایزوسیانات - عخد - و -2 متیل- 1و3 پروپان دي ال - خبق - به عنوان قطعه سختبه روش توده اي سنتز شد.غشاي پلی یورتان خالص و غشاهاي نانوکامپوزیتی پلییورتان/اکسید آلومینیم حاوي 2/5، 5 ، 10 ، 20 و 30 درصد از اکسید آلومینیم به روش جدایش فزي حرارتی تهیه شدند.خواص فیزیکی پلی یورتانهاي سنتز شده به وسیله لع1ً مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تراوایی غشاي خالص نشان می دهد که تراوایی گازهاي خالص لش، لق، خده و لقه با افزایش فشار تراوایی افزایش و گزینشپذیریجفت گازهاي خالص افزایش مییابد. تراوایی گاز لقه در فشار طهت 10 و دماي ه30° در غشاي خالص - خبقسعخدسنق1بضططهت 93/81، در حالی که در غشاي نانوکامپوزیت - خبقسعخدسنق1بض2/5 و 30 درصد، تحت شرایط دما و فشار یکسان، به تر تیب 128/92 و طکططهت375/26 افزایش مییابد و گزینشس پذیري لشَلقه از 16/14 به 18/01 - غشاي حاوي 2/5 درصد نانو ذره - و 22/86 - غشاي حاوي 30 درصد نانو ذره - افزایش مییابد.تراوایی گاز لقه در فشار طهت 10 و دماي ه30° در غشاي خالص جقخBسعخدسنق1بضططهت140 در حالی که در غشاي نانوکامپوزیت - خبقسعخدسنق1بض 2/5 و 30 درصد، تحت شرایط دما و فشار یکسان، به تر تیب 168/8 و طکططهت637/84 افزایش مییابد و گزینشس پذیري لشَلقه از 19/77 به - 20/33غشاي حاوي 2/5 درصد نانو ذره - و26/12 - غشاي حاوي 30 درصد نانو ذره - افزایش مییابد.
-1 مقدم
بهبودة بازدة جداسازي غشاهاي پلیمري متنا سب با جداسازي گازها در دهه آ خر بررسی و قابل توجه قرار گرفت1]مپارامترهاي بنیادي در جداسازي ساختار گازها ، ضریب تراوش پذیري می باشد، با Aب و انتخاب پذیریی باBبَAب چαAB نشان داده می شودب.[2افزایش عملکرد غشاء در هر جداسازي بر اساس افزایش تراوش پذ یري و انتخاب پذیري غشاها می باشد که متنا سب با فاصله گازها می باشد. به طور عمومی بیشترین تراوش پذیري پلیمر ها در انتخاب پذ یري کمتر و در جهت مخالف ب4-2م صورت می گیرد .با آشنایی بیشتر از ساختار پلیمر و خواص تغییر شکل ساختار می توانیم تراوش پذیري و انتخاب پذیري گازها را در سراسر غشاء بهبود دهیم.ب5-6م.در استحکام شیمیایی پلیمرها گروههاي وابسته تحت تأثیر خواص گاز جداساز می باشند . ب7 م.پلی یورتان در رده پلیمر ها ي می باشد که داراي محدودة بسیار تغییر پذیر در ساختار و خواص می باشد و می تواند در جداسازي گازها استفاده شود. بترکیبات پلی یورتان به صورت یورتان متناوب یا سگمنت یورا سخت و پلی یول - پلی اتر /پلی استر - سگمنت نرم می باشد.یورتان/ اوره سگمنت سخت به فرم زنجیر هاي از دي ایزو سیانات پایانی با جرم مولکولی پایین دیول/ دي آمین می باشد. سگمنت نرم شامل جرم مولکولی زیاد گروه پلی اتر/پلی استر می باشد.
تغییرات در طول زنجیر پلیمر به خوبی توسط نسبت زنجیر و ترکیب کردن طبیعی شیمیایی می باشد به صورتی که متناسب با سختی سگمنت ها توسط زنجیر هاي پلیمر می باشد. پلی یورتان به صورت جزئی توسط تطبیق دادن احتمالی خواص انتقالی میکرو ساختارهاي پلیمر گوناگون برر سی شده است. نتایج بدست آمده ، خواص تراوش پذیري غشاهاي پلی یورتان که تأثیرگذار از طول و نوع و محدودة از سگمنت نرم و سخت می باشد را نشان می دهد ح
-2 تجربی و تئوري
-1-2مواد مواد مورد نیاز براي سنتز پلییورتان شامل هگزامتیلنديایزوسیانات - عخد - ،زنجیرگسترنده-2 متیل- 1و3 پروپان دي ال
- خبق - و کاتالیزور ديبوتالیدن ديآلورات - عخB1خ - ازشرکت مرك خریداري گردیدند. پلی تترامتیلن گلایکول - نق1ب - با وزن مولکولی 2000 گرم بر مول از پتروشیمی اراك خریداري شد. پلیال به مدت 48 ساعت در دماي 85 درجه سانتیگراد در آون خلاء خشک شد. زنجیرگسترنده به مدت 24 ساعت در غربال مولکولی 4Å قرار گرفت. حلال ديمتیل فرمامید - ًقخ - براي
ساخت غشا از شرکت مرك خریداري گردید. گازهاي نیتروژن، اکسیژن و دياکسیدکربن با خلوص 99/99 از شرکت اردستان گاز - اردستان- ایران - خریداري شدند. گاز متان با خلوص 99/5 از شرکت جحن1ض کططهطکح کهن ئهططغلاطک1 تهیه شد.
-2-2 سنتز پلیمر واکنش پلیمرشدن دو مرحلهاي و به صورت تودهاي1 انجام پذیرفت.[3] ابتدا پلیال خشک به مقدار معین به داخل ظرف واکنش
وارد میشود. راکتور به مدت30 دقیقه در دماي 85-90 درجه سانتیگراد در حمام روغن قرار داده شده و تحت عبور مداوم گاز نیتروژن قرار میگیرد. سپس ديایزوسیانات به محیط واکنش اضافه میگردد. از کاتالیزور بهمنظور تکمیل واکنش و سرعت بخشیدن به انجام واکنش استفاده میشود. واکنش مرحله اول به منظور تهیه پیشپلیمر به مدت 2 ساعت با واکنش دي ایزوسیانات با پلیال ادامه مییابد. در پایان مرحله اول و حصول یک محصول ویسکوز، زنجیرگسترنده به صورت آنی و در دماي محیط به پیش پلیمر اضافه میشود. سپس به منظور تکمیل پلیمریزاسیون، پلیمر حاصل به مدت 24 ساعت و در دماي 95 درجه سانتیگراد درون آون قرار میگیرد. نسبت مولی پلیال :دي ایزو سیانات :زنجیر گسترده در پلییورتان سنتز شده 2:3:1 میباشد. -3-2 آماده کردن غشا پلییورتان سنتز شده در حلال ًقخبا غلظت %10 وزنی در دماي هپ70 حل شد تا مخلوط یکنواختی حاصل شود. سپس غشاي ریختهگري شده از روش جدایش فازي حرارتی تهیه شد. محلول حاصل پس از عبور از یک صافی در داخل ظرف شیشهاي لبهدار2 ریخته شد. سپس به مدت 24 ساعت در دماي 60 درجه سانتیگراد در درون آون قرار گرفتند. براي کامل شدن عمل خروج حلال، غشاهاي آماده شده در آون خلاء در دماي هپ 70 براي مدت 12 ساعت قرار داده شدند.براي ساخت غشاي نانوکامپوزیتی، ابتدامحلول پلیمري همگن و یکنواخت آماده و سپس اکسید آلومینیوم با نسبت وزنی مورد نظر به خوبی با آن مخلوط شده تا آنجایی که یک محلول همگن و یکنواخت تهیه گردد که این محلول جهت ریختهگري غشا استفاده میشود. ضخامت غشاهاي خالص و نانوکامپوزیتی تهیه شده در حدود 100 میکرون بودند.
-4-2 آزمونهاي مشخصهیابی
ساختار وگروههاي عاملی پلییورتان سنتز شده توسط دستگاه طیفسنجی انتقال فوریه زیر قرمز - لعس1ً - ساخت شرکت سقعB ،سح1ً خAل آمریکا در محدوده 400 تا ذسعط4000 مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور بررسی مورفولوژي و نحوه توزیع نانوذرات در غشاهاي تولید شده، از دستگاه قغح ساخت شرکت تتلصقغسلاللال استفاده شد.
-5-2 آزمون تراوایی گاز تراوایی گازهاي خالص توسط روش فشار ثابت در فشارهاي 6، 8 و 10 بار و دماي 30 درجه سانتیگراد اندازهگیري شد .[4] تراوایی گازهاي خالص از معادله زیر محاسبه گردید: که در معادله فوق ب تراوایی گاز است و با واحد بارر - ؟دعطحح لعطَعطجب1حضصعط تذستذ چ طکططهت ذ - مشخص میشود، ش شار جریان گاز عبور کرده از غشا - کَصعط - ، ئ ضخامت غشا - عط - ، ذژ و لژ فشار مطلق در سمت خوراك و سمت گاز عبورکرده از غشا میباشد - ؟دعط - و A سطح مؤثر غشا - لعط - است.
گزینشپذیري ایدهآل با تقسیم نسبت تراوایی گازها به صورت زیر تعیین گردید:
-3 نتایج و بحث -1-3 مطالعه ساختار پلیمر توسط آزمون لعس1ً
ساختار مولکولی پلیمرهاي سنتز شده توسط آزمون لعس1ً مورد بررسی قرار گرفت. این آزمون براي اطمینان از تکمیل واکنش پلیمریزاسیون و شناسایی پلیمر سنتز شده استفاده شد. طیف لعس1ً پلی یورتانهاي سنتز شده در شکل 1 ارائه شده است.
