سنتز و شناسایی غشای نانوکامپوزیت پلی(اتر-b-آمید) برپایه چارچوب های ایمیدازولات زئولیتی عامل دارشده برای جداسازی گازهای کربن دی اکسید و متان

در این مطالعه، غشاهای دولایه ماتریس ترکیبی بر پایه پلی(اتر-b-آمید) با نام تجاری Pebax همراه با نانوذرات ZIF-8 و(zeolitic imidazole framework-8) با ساختار آلی فلزی به عنوان ذرات پراکنش یافته درون شبکه پلیمری برای جداسازی دو گاز کربن دی اکسید و متان ساخته شد. ذرات به منظور بهبود سازگاری در شبکه پلیمر به وسیله عامل اتصال دهنده 3-(آمینوپروپیل)تری اتوکسی سیلان (APTES) اصلاح شده و با فنون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو X (XRD) وآزمون BET (Brunauer-Emmett-Teller) شناسایی و بررسی شدند. زیرلایه نگه دارنده پلی اتر سولفون (PES) با روش ریخته گری محلول و جدایی فاز مرطوب ساخته شد. سپس روی آن، لایه گزینشی Pebax/ZIF-8 با روش جدایی فاز خشک ایجاد شد. برای مقایسه و بررسی اثر ذرات بر بهبود عملکرد جداسازی گازها، غشاهای ماتریس ترکیبی با درصد وزنی متفاوت از ذرات پراکنش یافته ساخته شدند و تحت آزمایش تراوایی گازهای کربن دی اکسید و متان قرار گرفتند. وجود ذرات باعث افزایش تحرک زنجیرها و مقدار تراوایی گازها شد. به طوری که در مقدار بارگذاری %40 وزنی از ذرات، مقدار تراوایی گاز کربن دی اکسید به barrer 169 افزایش یافت. با سیلان دارکردن ذرات، خاصیت آب دوستی در غشای ماتریس ترکیبی ذره با Pebax بیشتر شد. تراکم زنجیرهای پلیمر با وجود ذرات ZIF-8 اصلاح شده در ماتریس پلیمری، بدون تغییر چندانی در کاهش مقدار گزینش پذیری گاز کربن دی اکسید، به علت تشدید پیوند میان ذرات و پلیمر، افزایش یافت و با ایجاد پیوند با سطح ذره به سازگاری بهتر ذره در شبکه پلیمر منجر شد. با افزایش مقدار بارگذاری ذرات اصلاح نشده، گزینش پذیری غشا به شدت کاهش یافت. درحالی که در غشای ماتریس ترکیبی با ذرات اصلاح شده، مقدار کاهش گزینش پذیری با سرعت کمتری انجام شد. همچنین، در آزمون مخلوط گازها، تراوایی هر دو گاز نسبت به حالت خالص افزایش یافت، به طوری که در ترکیب هم مولار گزینش پذیری به مقدار %34 کاهش یافت.