ساخت غشای مركب فیلم نازك با لایه‌ی انتخاب‌گر از جنس برس پلیمری نانوساختار جهت جداسازی گازها
Fabrication of thin layer composite membrane with nanostructured polymer brushes as selective layer

خلاصه اختراع :

شیرین‌سازى یكى از مهمترین بخشهاى عملیات فرآورش گاز طبیعى است كه در طى آن گازهاى اسیدى از جریان گاز طبیعى جدا می‌شوند. در حال حاضر عبور مخلوط‌های گازی از غشا به صورت عملی در فرآیند گاز طبیعی (NG) مورد توجه قرار گرفته است. این امر به علت نقشNG ، به عنوان انرژی پاك است. NG خام به طور عمده تشكیل شده از متان همراه با گازهای دی اكسید كربن، نیتروژن، دی سولفید هیدروژن و دیگر ناخالصی هاست. حضور این ناخالصی‌ها ارزش گرمایی NG را كاهش می‌دهد و باعث خوردگی خطوط لوله NG می‌شود .بنابراین، برای تصفیه بیشترNG قبل از استفاده آن برای تولید انرژی نیاز وجود دارد. غشا و فرآیندهای غشایی یكی از متداولترین روشهای مورد استفاده برای تصفیه NG با وجود سادگی آن و بهره وری انرژی، سهم بازار از غشا در روش‌های تصفیه NG هنوز هم به دلیل ضعیف عملكرد مواد غشا، بسیار كم است. بنابراین ضرورت بهبود كاركرد غشاها و فرآیندهای غشایی ما را بر آن داشت كه در این تحقیق سعی بر بهبود عملكرد غشایی با روش نوینی صورت دهیم. همانطور كه اشاره شد از غشاهای كامپوزیتی سه لایه PVDF-PDMS-PHEMA و PVDF-PDMS-PMMA با توجه به خواص برتر آنها استفاده شد و با توجه به قابلیت روش SI-ATRP در ایجاد لایه نازك انتخابگر از این روش سنتز استفاده شد. پایه دو لایه PVDF-PDMS عملكرد مطلوبی جهت جداسازی گازها نشان داد. از میان روش‌های مختلف برای اصلاح سطح پایه استفاده از UVO با پوشش آبی، UVO با فیلتر شیشه‌ای و ازوناسیون در محیط آبی، ممانعت از ایجاد تركها بر روی سطح PDMSمی‌نمایند ولی از بین این روش‌ها استفاده از UVO با پوشش آبی بدلیل ایجاد گروه‌های هیدروكسیل بیشتر در سطح پایه در این پایاننامه جهت اصلاح سطح استفاده شد. شروع كننده بر روی سطح اصلاح شده سنتز شد و با آزمونهای طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه FTIR ، اندازه گیری زاویه تماس میكروسكوپی نیروی اتمی (AFM) و طیف‌نگاری فوتوالكترون پرتوی ایكس (XPS) تأیید شد. غشاهای لایه نازك PVDF-PDMS با برس‌های PMMA و PHEMA با روشهای مختلف از جمله طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه FTIR، الیپسومتری، اندازه‌گیری زاویه تماس، میكروسكوپی نیروی اتمی (AFM) و طیف‌نگاری فوتوالكترون پرتوی ایكس (XPS) نیز مورد بررسی قرار گرفت و آزمونهای غشایی در هر مرحله از ساخت غشا گرفته شد و در نهایت انتخابگری CO2/N2 برای غشاهای PVDF-PDMS با برس‌های PMMA و PHEMA به ترتیب در حدود 20 و 15 بدست آمد در حالیكه انتخابگری CO2/CH4 برای غشاهای PVDF-PDMS با برس‌های PMMA و PHEMA به ترتیب حدود 7 و 4/5 حاصل شد.