سامانه پلیمری پلی‌وینیل الکل ـ گلوتارآلدهید آغشته شده به دی‌اتیلن آمین به عنوان غشاهای جداسازی CO2 -CH4

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تربیت مدرس

2 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

چکیده

توسعه روش‌ها و فناوری‌های جدید برای حذف کربن دی‌اکسید با کاربردهای متفاوت از قبیل خالص‌سازی گاز سنتزی، شیرین‌سازی گاز طبیعی و جداسازی گازهای گلخانه‌ای سهم قابل توجهی از پژوهش‌های انجام شده در زمینه ساخت غشاهای پلیمری را به خود اختصاص داده است. به‌کارگیری حامل‌های واکنش‌دهنده مناسب در شبکه پلیمر، انحلال­پذیری و شدت جذب گاز کربن دی‌اکسید را به مقدار قابل توجهی افزایش می‌دهد. در غشاهای انتقال تسهیل‌یافته، انتقال از غشا با توجه به واکنش برگشت‌پذیر بین حامل‌های واکنش‌دهنده و جزء گازی مدنظر، از نوع گزینشی بوده در حالی که سازوکار انتقال گازهای بی‌اثر (از نظر واکنش‌پذیری با حامل) نظیر نیتروژن، هیدروژن و متان، انحلال- نفوذ است. در این پژوهش، شبکه­دارکردن غشاهای پلی‌وینیل الکل حاوی ‌دی‌تانول آمین با استفاده از عامل شبکه­ساز گلوتارآلدهید با ترکیب درصدهای مختلف (نسبت عامل شبکه‌ساز به پلیمر برابر 0، 1، 3، 5 و %7) بررسی شده است. برای جلوگیری از آثار تداخلی اسید و حلال در واکنش آمین و کربن دی­اکسید این آزمون‌ها در غیاب کاتالیزور اسیدی و حلال آلی انجام شدند. شکل‌شناسی غشاهای سنتز شده با استفاده از آزمون‌های DSC، FTIR و SEM بررسی شد. افزون بر این، اثر مقدار عامل شبکه‌ساز، ترکیب درصد و فشار خوراک بر خواص جداسازی کربن دی‌اکسید - متان در حالت گاز خالص ارزیابی شده است. غشاهای شبکه‌ای‌ شده گزینش‌پذیری کربن دی‌اکسید- متان بیشتری را نسبت به نمونه شبکه‌ای نشده نشان داده‌اند. کربن دی‌اکسید- متان بهترین نمونه غشاهای تهیه شده/PTFE (wt %۷)-PVA/GA  DEA برای خوراک خالص13/91 بوده است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

DEA-Impregnated Cross-Linked Polyvinyl Alcohol/Glutaraldehyde Polymeric Systems as CO2/CH4 Gas Separation Membranes

نویسندگان [English]

  • Mona Zamani Pedram 1
  • Mohammad Reza Omidkhah 1
  • Abtin Ebadi Amooghin 1
  • Reza Yaghani 2
  • Farhad Moghadam 1
1 Tarbiat Modares University, Tehran
2 Sahand University of Technology, Tabriz
چکیده [English]

Developing new methods and technologies for CO2 removal with a variety of applications, such as purification of synthesis gas, natural gas sweetening, and greenhouse gas sequestration are nowadays carried out in research works involving polymeric membranes. By employing suitable reactive carriers into the
membrane matrix, the solubility and absorption rate of the reactive gas (i.e., CO2) are enhanced. In facilitated transport membrane, the selective transport through the membrane occurs owing to a reversible reaction between the reactive carriers and the target gas, while in contrast the solution-diffusion is the dominant mechanism for permeation of inert gases such as CH4, N2 and H2. In this work, the cross-linking of diethanolamine (DEA)-impregnated polyvinyl alcohol (PVA) by glutaraldehyde (GA) with different blend compositions (GA/PVA: 0.5, 1, 3, 5, 7 ratio%) were performed in the absence of an acid catalyst and organic solvents in order to avoid any interference in CO2 facilitation reaction with DEA. The fabricated membranes were characterized by differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared (FTIR) and scanning
electron microscopy. Furthermore, the effects of cross-linking agent content and feed pressure on CO2/CH4 transport properties were investigated in pure gas experiments. Finally, the cross-linked membranes showed reasonable CO2/CH4 permselectivity indexes in comparison to uncross-linked membranes. The best-yield in CO2-selective membranes (DEA-PVA/GA (1 wt%)/PTFE) represented the best CO2/CH4 selectivity
of 91.13 for pure gas experiments.

کلیدواژه‌ها [English]

  • gas sweetening
  • facilitated transport membranes
  • gas separation
  • cross-linking
  • polyvinyl alcohol