غشای ماتریس ترکیبی پلی (4-متیل-1-پنتین) پرشده با ذرات MIL 53 و کاربرد آن در جداسازی مخلوط کربن دی اکسید و نیتروژن

دراین پژوهش، عملکرد غشای ماتریس ترکیبی پلی (4- متیل-1-پنتین) حاوی ذرات MIL 53 در جداسازی کربن دی اکسید از نیتروژن بررسی شده است. ذرات MIL 53 با مقادیر وزنی 10، 20 و %30 به ماتریس پلیمری اضافه شدند. همچنین، قابلیت جذب گازهای CO2 و N2 به وسیله ذرات MIL 53 بررسی و داده های جذب به کمک معادله لانگمیر ارزیابی شدند. ساختار و خواص گرمایی و مکانیکی غشاهای حاصل با روش های FT-IR، SEM، TGA و آزمون کشش ارزیابی شد. همچنین، خواص گازتراوایی غشاهای حاصل به کمک گازهای خالص CO2 و N2 سنجیده شد. افزون بر این، برای درک دقیق تر خواص تراوایی غشاها ضرایب نفوذ و انحلال پذیری گازها در غشای پلیمری و غشاهای ماتریس ترکیبی محاسبه شد. نتایج TGA حاکی از بهبود دمای تخریب غشاهای ماتریس ترکیبی است، به طوری که دمای تخریب غشای حاوی %30 وزنی از ذرات MIL 53 به 348oC افزایش یافت. نتایج SEM نیز پخش نسبتا یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری غشاها را به همراه فصل مشترک مناسب پلیمر-ذره نشان دادند. نتایج گازتراوایی نشان داد، تراوایی هر دو گاز (به ویژه CO2) با افزایش درصد وزنی ذرات در غشا، افزایش یافت، به طوری که تراوایی CO2 از 98/74Barrer در غشای پلیمری به 217/65Barrer در غشای حاوی %30 وزنی از ذرات افزایش یافت. همچنین، محاسبه گزینش پذیری گازها حاکی از افزایش گزینش پذیری CO2/N2 از 16/66 به 22/70 بوده است. در نهایت، عملکرد غشاهای ماتریس ترکیبی با حد رابسون در جداسازی CO2/N2 مقایسه و نتایج بیانگر غلبه عملکرد غشای ماتریس ترکیبی حاوی %30 وزنی از ذرات MIL 53 بر حد رابسون بوده است.