ساخت وارزيابي غشاهاي تبادل آنيوني ناهمگن بر پايه مخلوط پلي(‌متيل‌متاكريلات وپلي(‌وينيل‌كلرايد) و نانولوله كربن عامل‌دار شده

Preparation and characterization of heterogeneous anion exchange membranes based on poly (methyl methacrylate), poly (vinyl chloride) and functionalized carbon nanotubes

غشاهاي نانوكامپوزيت تبادل آنيوني با استفاده از مخلوط پليمرهاي پلي(‌وينيل‌كلرايد) و پلي(‌متيل‌متاكريلات) همراه با نانولوله كربن عامل‌دار شده به روش قالب گيري محلول ساخته و خواص آنها مورد بررسي قرارگرفت. اصلاح نانولوله كربن با استفاده از مخلوط اسيدي و اتيلن‌دي‌آمين انجام شد و ساختار و مورفولوژي نانولوله كربن عامل‌‌دار شده با استفاده از طيف سنجي مادون قرمز (FT-IR) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM) بررسي گرديد. بررسي خواص فيزيكوشيميايي و الكتروشيميايي غشاهاي تهيه شده نشان داد كه مقدار آب، ظرفيت تبادل يوني، پتاسيل غشا، عدد انتقالي، دانسيته بار سطحي و انتخاب‌گري غشاها با افزودن ذرات نانولوله كربن عاملدار شده تا 2% وزني بهبود يافته است. همچنين نفوذپذيري، شاريوني، مقاومت الكتريكي و پايداري شيميايي غشاهاي تهيه شده با ذرات نانولوله كربن نسبت به غشاهاي فاقد نانولوله افزايش يافت. درواقع سطح فعال بالاو تاثير نانولوله كربن عامل‌دار شده در افزايش آبدوستي و خواص انتقالي غشاها، سبب ايجاد كانال‌هاي يوني مناسب گرديده و عبور و مرور يون‌ها را تسهيل نموده است. افزايش بيشتر نانوذرات كربن تا حد 4% وزني موجب كاهش تسلط غشا بر انتقالات يوني شد و خواص الكتروشيميايي غشاها به طور جزئي كاهش يافت، كه اين امر مي تواند ناشي از تمايل به تجمع نانولوله ‌هاي كربن در اطراف يكديگر باشد و علاوه بر اين به تجمع اين ذرات در اطراف گروه‌هاي عاملي غشا نيزنسبت داده شود.

Nanocomposite anion exchange membranes were prepared using polymeric blend of poly(vinyl chloride) and poly(methylmetacrylate) by solution casting method. Also functionalized carbon nanotubes were used as additive. The carbon nanotube nanoparticles were modified using acid mixtures and ethylenediamine solution and then the structure and morphology of prepared functionalized carbon nanotubes were studied using infrared spectroscopy (FT-IR) and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The study of the physicochemical and electrochemical properties of prepared membranes showed that the water content, ion exchange capacity, membrane potential, transport number, surface charge density and permselectivity of them were improved by adding up to2% by weight of carbon nanotubes. Also, the permeability, flux, electrical resistance and chemical stability of prepared membranes with carbon nanotube increased compared to the nanotube-free membranes.In fact, the high active level and the effect of the functionalized carbon nanotube on increasing the hydrophilicity and the transfer properties of the membranes have created suitable ion channels and facilitated ion transport. By adding nanoparticles up to 4% by weight, the electrochemical properties of the prepared membranes were reduced slightly. This can be attributed to the blockade of functional groups by nanoparticles and the accumulation of carbon nanotubes.