تهيه غشاهاي شبكه آميخته بر پايه پلي‌وينيل كلرايد و سلولز استات پرشده با نانولوله‌هاي كربني در جداسازي گازهاي CO2ا، CH4 و N2

Fabrication of PVC/CA -based Mixed Matrix Membranes Filled with Multiwalled Carbon Nanotubes for CO2, CH4, and N2 Gases Separation

در این پژوهش، غشاهای شبكه آمیخته پلی وینیل كلراید- نانولوله‌های كربنی (PVC/MWCNTs) و سلولزاستات– نانولوله‌های كربنی (CA/MWCNTs) تهیه شد و به منظور بررسی خواص جداسازی گاز، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور هر دو نوع نانولوله‌های كربنی بدون عامل و عامل‌دار (با عامل كربوكسیلیك) مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مشخص شد كه نانولوله‌های عامل‌دار، عملكرد بهتری دارند. اثر افزایش محتوای نانولوله‌های كربنی بر عملكرد جداسازی گاز غشاهای تهیه شده برای گازهای هلیم، نیتروژن، متان و دی‌اكسید‌كربن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد تراوایی گازها با افزایش محتوای نانولوله‌های كربنی، افزایش می‌یابد. تراوایی دی‌اكسید‌كربن نسبت به سایر گازهای مورد مطالعه، افزایش بیشتری دارد و در 1% وزنی از نانولوله‌های كربنی عامل‌دار، برای غشاهای شبكه آمیخته شامل PVC به barrer 48/11 و برای غشاهای شبكه آمیخته شامل CA در 5% وزنی از نانولوله های كربنی به barrer 21/14 رسیده است. علاوه بر این، گزینش‌پذیری CO2/CH4 به‌طور كلی نتایج بهتری را در پی داشته و در 3% وزنی از نانولوله‌های كربنی عامل‌دار، در غشاهای تهیه شده بر پایه PVC به بیشترین مقدار خود (حدود barrer 76/52) رسید. همچنین نتایج آزمون مقاومت مكانیكی نشان می‌دهد كه استفاده از غشاهای شبكه آمیخته بر پایه PVC، خواص مكانیكی مطلوب‌تری دارد  

PVC/MWCNT’s and CA/MWCNT’s mixed matrix membranes (MMM’s) were prepared. These membranes were characterized for the investigation of gas separation properties. For this reason, both raw and functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWCNT’s) were used. At last, it is understood that membranes filled with functionalized MWCNT’s had better performance. The effects of MWCNT’s loading ratio were investigated on the gas separation performance of the prepared membranes for He, N2, CH4, and CO2 gases. The results represented that all gases permeability had an increasing manner with increasing the nanofiller loading ratio. CO2 permeability were more increased and at 1 wt.% of MWCNT’s for MMM’s based on PVC, and at 5 wt.% of MWCNT’s for MMM’s based on CA, this value reaches 11.48 and 14.21 respectively. Moreover, CO2/CH4 gas separation selectivity showed better results and at 3 wt.% of MWCNT’s reaches its maximum value (52.76). Also, the results of mechanical resistance analysis represented that MMM’s based on PVC have better mechanical properties than MMM’s based on CA