مقدمه

در فناوری جهت جداسازی غشایی، از یـک غـشای پلیمـری، سـرامیکی یـا فلـزی بـرای جداسازی یک مخلوط گازی استفاده می شود . این غشاء، به برخی از اجزاء اجـازه عبـور داده در حالیکه برای عبور سایر اجزاء، مقاومت نشان می دهد.
تکنولوژی غشایی نسبت به سایر فرآیندهای کلاسیک دارای مزایایی می باشد کـه از جملـه مهمترین آنها می توان به موارد ذیل اشاره نمود : مصرف انرژی کمتر بـرای جداسـازی، انجـام جداسازی بدون نیاز به مصرف مواد شیمیایی، حجم و وزن کم تجهیزات جداسـازی، نـصب و عملیات ساده و حداقل نیاز به کنترل، بازرسی و تعمیر و نگهداری، سهولت دسـتیابی و امکـان استفاده از فازهای جدا شده، انعطـاف پـذیری بـالای فراینـد و قابلیـت اتـصال آن بـه سـایر فرایندهای جداسازی.
مزایای فوق، آینده روشنی را برای کاربرد این فناوری در صنایع نفـت، گـاز و پتروشـیمی ترسیم می کند . با توجه به جوان بودن این فناوری ، در صورت تمرکز بخش تحقیق و توسعه به این فناوری و انتقال، بومی سازی و توسعه آن، کشورمان خواهد توانست جایگاه مناسبی را در این حوزه کسب نماید.
بر همین اساس، دراین سمینار با بررسی روشهای ساخت غشاهای پلیمری وبهبـود سـاختار آنها وبررسی عملکرد آنها گامی در جهت رسیدن به اهداف فوق برداشته شده است.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب :

چکیده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 11
مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… . . . . . . 12

فصل اول : غشا و تعاریف

بخش مهمی از فرآیند جداسازی غشایی، خود غشاست؛ با این حال تعریف دقیقـی از غـشا مشکل به نظر می رسد؛ این به دلیل حیطه کاربردی وسیع غشا نه تنها در جداسازی گـاز بلکـه بـهعنوان مثال در خالص سازی مایعات است.
سه تعریف متفاوت از غشا از سه دیدگاه مختلف ارائه شده است.
الف) لایه ای است نازک که می تواند اجزاء یک سیال را بـه صـورت انتخـابی جـدا کنـد. در ایـنجداسازی اندازه ذرات نقش اساسی دارد.
‌ب) اگر غشا بر مبنای کاری که انجام می دهد تعریف شود ، می توان گفت غشا مواد را به صـورتانتخابی از خود عبور می دهد.
‌ج) در عملیات جداسازی، دو فاز وجود دارد که فاز سومی (غشا) بین آنها قرار می گیـرد و انتقـالجرم را کنترل می کند [4و1].
1-2- دسته بندی غشاها غشاها را می توان از دیدگاه های مختلفی دسته بندی کرد.
1-2-1- دسته بندی غشاها براساس ماهیت
غشاها از نظر ماهیت به دو دسته تقسیم می شوند:
غشاهای طبیعی و غـشاهای مـصنوعی. غـشاهای طبیعـی، غـشاهایی هـستند کـه در طبیعـتموجودند مانند سلول های بدن موجودات زنده. غشاهای مصنوعی به دو گروه تقسیم می شوند:
الف- غشاهای آلی که معمولاً پلیمری هستند.
ب- غشاهای معدنی که چهار دسته اند. سرامیکی، فلزی، شیشه ای و زئولیتی. برخی از مزایای ایـنغشاها عبارتند از: پایداری حرارتی و شیمیایی، طول عمر زیاد و خصوصیات خوب مکانیکی [2].
1-2-2- دسته بندی غشاها براساس ساختمان درونی
غشاها را می توان بر مبنای ساختمان درونی آنها به دو گروه تقسیم بندی کرد.
الف- غشا متقارن : اگر یک برش عمود بر سطح غـشا ایجـاد شـود در عمـق غـشا هیچگونـه غیـریکنواختی دیده نمی شود و به عبارتی غشا پشت و رو ندارد واز دو طرف قابل استفاده است.
ب- غشاء نامتقارن : این غشا در عمق دارای ساختار یکنواخت و همگنی نیـست و معمـولاً از دولایه تشکیل شده است.
لایه اول : لایه پوسته (فعال یا بالایی) که نسبت به ضخامت کل غشا، بسیار نازک و محکم و متراکماست و وظیفه جداسازی و انتقال مواد به صورت انتخابی را به عهده دارد.
لایه دوم : لایه زیرین یا لایه محافظ که بسیار متخلخل است و ضخامت آن قسمت اعظم غـشارا تشکیل می دهد. در حالی که وظیفـه آن افـزایش مقاومـت مکـانیکی و حفاظـت از لایـه بـالاییاست.اگر این دو لایه از یک جنس باشند، غشا نامتقـارن معمـولی اسـت ولـی اگـر جـنس دو لایـهمتفاوت باشد غشا نامتقارن مرکب نامیده می شود.
استفاده از دو جنس مختلف به منظور بهینه سـازی غـشاء مـی باشـد. مـثلاً افـزایش مقاومـتمکانیکی با استفاده از ماده مقاومتردر لایه دوم، ویا بهبـود جداسـازی بـا مـاده ای مناسـبتر در لایـه اول[5و3].
1-2-3- دسته بندی غشاها بر مبنای ژئومتری
الف) غشاهای به صورت لیف توخالی : که این نوع غشاها اغلب به خاطر مـساحت سـطحیزیاد و سطح تماس بالا، در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
ب) غشاهای به صورت ورق های پهن : که به سادگی و با هزینه کـم تهیـه مـی شـوند و درمقیاس آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد[3].
1-2-4- دسته بندی غشاها بر مبنای نوع کاربرد
غشاها براساس نوع کاربرد و مصرفشان به موارد زیر دسته بندی می شوند:
– غشاهای جهت مصرف دیالیز
– غشاهای جهت مصرف اولترا فیلتراسیون UF
– غشاهای جهت مصرف میکرو فیلتراسیون MF
– غشاهای جهت مصرف جداسازی گاز GS
– غشاهای جهت مصرف اس مز معکوس RO
– غشاهای جهت مصرف نانو فیلتراسیون NF
– غشاهای جهت مصرف پیش بخار کردن [3].
1-2-5- دسته بندی غشاها بر مبنای نحوه جداسازی
الف- غشاهای متراکم (چگال) : این نوع غشاها بسته به ضخامتشان نقش مهمی را در فرآینـدجداسازی مولکولهای کوچک ایفا می کنند.که این غشاها بسته به دمـای انتقـال شیـشه ای شـان درحالت لاستیکی یا شیشه ای هستند.
ب- غشاهای متخلخل : این غشاها برای تقویت غشاهای چگـال بـسیار مهـم هـستند. ایـنغشاها باید توانایی مقاومت در برابر فشار را داشته باشند. این غشا می تواند به صـورت یـک لایـهمحافظ برای یک لایه نازک چگال استفاده شود. نمایی از نحـوه طبقـه بنـدی غـشاها را در جـدول (1-1) نشان داده شده است[3].

1-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1-2- دسته بندی غشاها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1-2-1- دسته بندی غشاها براساس ماهیت . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . 15
1-2-2- دسته بندی غشاها براساس ساختمان درونی. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 15
1-2-3- دسته بندی غشاها بر مبنای ژئومتری . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 16
1-2-4- دسته بندی غشاها بر مبنای نوع کاربرد. . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . 16
1-2-5- دسته بندی غشاها بر مبنای نحوه جداسازی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1-3- فرآیندهای جدا سازی غشایی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

فصل دوم : غشاهای پلیمری جداسازی گاز

تا پیش از 1960، توجه به موضوع غشا در حیطه مطالعات آکادمیک بود. Schoenbein در 1846 اولین پلیمر مصنوعی ( و یا بهتر بگوییم نیمهمصنوعی) یعنـی سـلولز اسـتات را بررسـی کـرد و در1869 این پلیمر به صورت تجاری تولید شد. در 1855 Fick از غشاهای سلولز نیترات در مطالعاتکلاسیک نفوذUeber اسـتفاده کـرد. در همـان سـال،Lhermite قـضیه حـل شـدن را کـه همـانبرهمکنش غشا -نفوذکننده است ، به تئوری عبور غشایی افزود. بنـابراین در آغـاز راه، پارامترهـایلازم برای تئوری حل-نفوذ کامل بـود. Schumacher در 1860 لولـههـای آزمـایش را در محلـولکلوییدی سلولز نیترات فرو برد و اولین غشای لولهای را تولیـد کـرد. Baranetzky نیـز در 1872 اولین غشای مسطح را ساخت. اولین سری غشاهای میکروفیلتراسیون با اندازه های درجه بندی شدهروزنه توسطBechhold در 1907 تهیه شد. Bechhold همچنین نخستین کسی بود که رابطه بـیننقطه حباب ، تنش سطحی و شعاع روزنه را بیـان کـرد. فرضـیه توزیـع انـدازه روزنـه توسـط
Karplus مطرح شد و گسترش یافت؛ وی معیارهای نقطه حباب و گذردهی را ترکیب کرد.
برای کنترل و تغییر تخلخل، از روشهای تجربی استفاده میشد؛Bechhold مـشاهده کـرد کـهگذردهی با غلظت پلیمـر در سـل نـسبت معکـوس دارد. Bigelow و Gemberling اثـرات زمـانخشک شدن را بررسی کردند. Malfitano نسبت الک ل-اتر را در ظرف سل تغییر داد و از آنیلینگ به عنوان روشی برای افزایش انتخابپذیری استفاده کرد.
Zsigismondy و همکارانش وElford دو سری از غشاهای سـلولز نیتـرات را بـا انـدازههـایدرجهبندی شده روزنهها ارایه دادند؛ اولی پایه نخستین غشاهای تجاری میکروفیلتراسیون بود که در1927 در آلمان تهیه شد. Brown بین سـالهـای 1915 و 1917 یـک سـری درجـهبنـدی شـده ازغشاهای سلولز نیترات را با تورم فیلمهای متراکم در محلولهای الکل -آب با غلظـت متغیـر تهیـهکرد؛ وی همچنین نخستین کسی بود که سلولز استات را به عنوان یک پلیمر غشایی به کـار بـرد وبه مسأله غیر یکنواختی توجه ویژه کرد که بعدها مشخص شد کـه ایـن امـر در سـاخت غـشاهایاسمز معکوس (RO)، اولترافیلتراسیون (UF ) و جداسازی گاز اهمیت بسیار دارد.
Bartell و Elford ، Van Loo و Grabar و همکارانش اولـین کـسانی بودنـد کـه بـه تـشریحپدیدههای رخ داد ه در غشاهای تازه تشکیل شده پرداختنـد کـه عبـارت بودنـد از پدیـدههـای در سلهای پلیمری ، پیش، در حین و پس از ژل شدن که ساختار نهایی ژل را تعیین میکنند. Maier و Scheuermann در 1960 مقالـــهای مهـــم تحـــت عنـــوان ” Ueber die Bildungsweise teildurchlaessiger Membranen” ارایه دادند کـه در آن مکـانیزم اصـلی تمـام طبقـهبنـدی هـایغشاهای برگردانی فاز ( خشک ، تر و حرارتی ) تشریح شد ه است و پیش از آن توسطKesting به کار گرفته شده بودند.
سالهای طلایی غشاشناسی ( 1980-1960) در 1960 با اختراع اولین غـشایRO نامتقـارن بـاپوسته فشرده از جنس سلولز استات توسطLoeb وSourirajan آغاز شـد. در طـول ایـن سـالیان پیشرفت شایانی در زمینه تمامی فازهای غـشاشناسی یعنـی کاربردهـا، ابـزار پـژوهش، فراینـدهایتشکیل غشا، ساختارهای فیزیکی و شیمیایی، پیکربندی و بستهبندی حاصل شد.
در طول دهه 80، جداسازی گازها با استفاده از غشا به عنـوان یـک فراینـد تجـاری در مقیـاسوسیع مطرح شد. این امر موجب شد که پژوهشهای آکادمیک فراوانی در این زمینه صورت گیـرد.
اکنون اطلاعات کافی در مورد ارتباط بین ساختار و عملکرد غشاهای جداسـازی گـاز در دسـترساست به طوری که میتوان به نتایجی منطقی دست یافت؛ با این وجود، این علم علیرغم بهرهبرداری تجاری از آن در مراحل آغازین رشد و پیشرفت خود قرار دارد؛ به بیان دیگـر، ایـن علـم هنـوز درمرحلهای است که تحت تأثیر نحوه نگرش به موضوع قرار میگیرد و این یعنی همچنان امکان رشدوجود دارد . تجربه نشان داده که وقتی زمینهای به کمال نسبی رسید، اغلب پیشرفت بیشتر، مشکلتر خواهد شد[6].
2-2- تقسیم بندی غشاهای پلیمری جداسازی گاز
همان طور که در جدول فصل اول مشاهده کردید غشاها را میتوان به دو گروه اصلی متقارن و نامتقارن تقسیم کرد. غشاهای جهت مصرف جداسازی گاز را می توان به دو صـورت زیـر دسـته-بندی کرد :
1- فیلمهای متراکم همگن
2- غشاهای نامتقارن
2-2-1- فیلمهای متراکم همگن
امروزه برخی غشاشناسان هستند که معتقدند تمام فیلمهای متراکم، یکسانند؛ بنابراین لازم اسـتکه در ابتدا به بحث تئوریک دفع نمک بپردازیم که میتوان آن را از مدل حل- نفـوذ بـرای اسـمزمعکوس به دست آورد؛ این مدل در ابتدا برای توجیه نفوذ بخارات، گازها و مایعـات آلـی از میـانغشاهای متراکم و عاری از نقص استفاده میشـد؛ بعـدهاLonsdale و همکـارانش، ایـن مـدل را برای اسمز معکوس توسعه دادند.
2.
2-1- تاریخچه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2-2- تقسیم بندی غشاهای پلیمری جداسازی گاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2-2-1- فیلمهای متراکم همگن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2-2-2- غشاهای نامتقارن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-2-2-1-غشاهای دولایهای با پوسته فشرده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-2-2-2-کامپوزیتهای فیلمی نازک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2-3- مکانیزم انتقال گاز در غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2-3-1 غشاهای متخلخل. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . 30
2-3-2- غشاهای متراکم. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2-3-2-1- پلیمرهای لاستیکی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2-3-2-2- پلیمرهای شیشه ای . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2-4- روشهای تهیه غشاهای پلیمری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2-4-1- فیلم های حاصل از اکستروژن مذاب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 48
2-4-2- فیلم های حاصل از ریخته گری محلول. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 50
2-4-3- فیلم های حاصل از پلیمریزاسیون بین سطحی. . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . 53
2-4-4- روش جدایی فاز . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2-4-4-1- جدایی فاز بوسیله حرارت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2-4-4-2- فرایند تبخیر حلال یا فرایند خشک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2-4-4-3- رسوب گذاری بوسیله فاز بخار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2-4-4-4- رسوب گذاری بوسیله غوطه ور سازی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

فصل سوم : پلیمرهای غشایی

-1- مقدمه
در این فصل به ساختار عمومی غشاهای پلیمری و تأثیر عوامل مختلف بر کـارایی ایـن غـشاهاخواهیم پرداخت؛ بدین منظور و در آغاز ساختار غشاهای جعبه سیاه مورد بررسی قرار میگیرند کهپیچیدگیهای ساختاری غشاهای واقعی را ندارند.
3-2- غشاهای جعبه سیاه
غشایی از جنس نامعین را در نظر میگیریم که تا حدی گازها و بخارات تراکمناپذیر را از خـودعبور می دهد و برخی از گازها سریعتر از بقیه از درون این غشا عبور میکنند. هر چند ممکن استاین غشا متراکم باشد، ولی روشن است که آنقدر مترا کم نیست که کاملا نسبت به گازها نفوذناپذیرباشد. اگر این غشا با فشار، متراکم تر شود، گذردهی تمام نفوذکنندهها کاهش یافتـه انتخـابپـذیریافزایش می یابد؛ از سوی دیگر اگر با حرارتدهی به غشا( انبساط حرارتی ) و سپس به سرعت سردکردن آن در دمای پایین و در عین حال حفظ حجم به دست آمده از حرارتدهی، تراکم غشا کمتـرشود، گذردهی دست کم برخی از نفوذکنندهها افزایش خواهد یافت و در عین حال ، انتخاب پذیری کاهش مییابد. بنابراین، گذردهی با دانسیته پلیمر نسبت معکوس دارد:
P = k
d
کهk ثابت تناسب وd دانسیته است. دانسیته بر حسب گرم بر سانتیمتر مکعـب بیـان مـیشـود؛معکوس آن عبارت است از حجم ویژه( vsp ) با واحد سانتیمتر مکعب بر گرم؛ پـس گـذردهی بـاحجم ویژه، نسبت مستقیم دارد:
P = kvsp
کهvsp حجم کلی غشا در دما و فشار معین است؛ این حجـم از حجـم مـاده غـشایی( vms ) بـامقاومت نامحدود ( P=0 ) و یک جزء با مقاومت صفر که یک فضای خـالی بـدون حفـره از بـسترغشایی میباشد، تشکیل شده است؛ این جزء با مقاومت صفر، حجم آزاد( vf ) نامیده میشود؛ پس:
vsp = vms + v f
بنابراین چونP باvsp نسبت مستقیم دارد و گذردهی از میانvms صفر است، گذردهی با حجـمآزاد نسبت مستقیم خواهد داشت:
P = kv f
غلظتvf کسر حجم آزاد نامیده میشود که اولین خاصیت غشای جعبـه سـیاه جداسـازی گـازاست.
دومین رابطه مهم از این حقیقت ناشی میشود که انتخابپذیری بـا کـاهش حجـم آزاد ممکـناست افزایش یابد. اگر ضرایب خودنفوذی گازها ثابت باشد، میزان انتخابپذیری تابعی خواهد بوداز ماده سازنده غشا. همچنین اگر گازها نسبتا تراکمناپذیر تلقی شوند، انتخابپـذیری بایـد بـر اثـرکاهش اندازه و یا توزیع باریکتر اندازه المانهای حجم آزاد که برای عبور گازها لازمنـد، افـزایش یابد؛ این المانهای حجم آزاد، ریزروزنه نامیده میشوند. اندازه ریزروزنه هـا و توزیـع انـدازه آنهـادومین و سومین خاصیت اساسی غـشاهای جداسـازی جعبـه سـیاه اسـت. در صـورتی کـه انـدازهریزروزنهها بسیار کوچک باشد، نوسانات حرارتی میتواند بر اندازه متوسـط آنهـا و در نتیجـه بـرانتخابپذیری، اثر بگذارد؛ فرکانس و دامنه این نوسانات، اختلاف اصلی بین مواد سـخت شیـشهای (وقتی در بیش از50°C زیر دمای انتقال شیشهای خود به کار روند) و مواد لاستیکی است؛ سختی ریزروزنه، به عنوان چهارمین خاصیت اصـلی یـک غـشای جداسـازی جعبـه سـیاه در نظـر گرفتـه میشود.
گازهای تراکم ناپذیر در اثر اختلاف در نفوذپذیری از هم جدا میشوند که تابعی است از تحرکخودشان و چهار خاصیت مربوط به غشا که در بالا گفته شد؛ تمامی این عوامل در نفوذپذیری(D ) جمع شدهاند:
P=DS
اهمیت حلالیت (S) وقتی زیاد میشود که بخش هـای زنجیـرهای نزدیـک بـه هـم در پلیمرهـایالاستومری و مایع از یکـدیگر بـسیار دور مـیگردنـد؛ در چنـین مـواردی آشـفتگی در توزیـع ابـرالکترونی( قطبیت ) در سطح زنجیره پلیمری نمیتواند با برهمکنش پلیمر-پلیمـر بـه نحـوی مـؤثرکمینه شود؛ از سوی دیگر توانـایی گـروههـای حجـیم بـرای تقویـت یـا تـضعیف نیروهـای بـین بخشهای زنجیره ای نزدیک بـه هـم بـه حـداقل مـیرسـد؛ ایـن دو عامـل، دسـتیابی پلیمـر را بـه نفوذکنندهها زیاد میکند که در نتیجه، برهمکنش های هر چند ضعیف بین پلیمر و نفوذکننده افزایشمییابد؛ بنابراین استحکام برهمکنشهای غشا -نفوذکننده به وضوح با قطبیت و خواص گـروه هـایحجیم پلیمر و نفوذکننده تغییر میکند؛ قطبیت، پنجمین و آرایش گروههای حجیم ششمین خاصیتبنیادی غشای جعبه سیاه هستند.
این شش خصوصیت غشای جعبه سیاه، اثرات ساختارهای زیرماکرومولکولی و مـاکرومولکولیرا بر کارایی غشاهای پلیمری جداسازی گازی کاربردی تعیین میکنند[6].
3-3-ساختار شیمیایی
مقصود از ساختار شیمیایی، ترکیب خواص گروههای حجیم و قطبی غشاهای پلیمری در سـطحزیرماکرومولکولی است که بخشهای زنجیرهای و گروههای عاملی را دربرمیگیرد.
گذردهی گاز از درون غشاهای واقعی در مقایسه با فیلمهای ایده آل با دانسیته ماکزیمم فقـط بـهعنوان تقریب اولیه استفاده میشود؛ دلایلی چند برای این امر وجود دارد:
1- ساختار شیمیایی، تنها عامل تعیینکننده دانسیته و نظـم غـشاست؛ سـاختار فیزیکـی اهمیـتبسیار کمی دارد.
2- عوامل خارجی نظیر تاریخچه شکلدهی ( اکستروژن مذاب یا ریختهگری محلـول، کینتیـکجامد شدن ( ژل شدن ))، پیرشدگی فیزیکی ، طبیعت گازهای عبوری و دیگـر عوامـل، اثـرات قابـلتوجه و تعیینکنندهای بر انتخابپذیری و گذردهی دارند؛ به عنوان مثال، بین خصوصیات گذردهیفیلمهای متراکم حاصل از اکستروژن مذاب و ریختهگری محلول، تفاوتهای اساسـی وجـود دارد؛حتی بین غشاهای با پوسته فشرده تهیه شده از حلالهای مختلف، تفاوتهایی وجود دارد.
3-3-1-گروههای حجیم
دانسیته فشردگی و در نتیجه گذردهی غشاهای پلیمری جداسازی گاز با عواملی ماننـد کینتیـکژل شدن، پیرشدگی فیزیکی و… تعیین می شود. برخی از این عوامل بـه ذات مولکـولهـای پلیمـربرمیگردند، مثل وجود گروههـای حجـیم جـانبی متـصل بـه زنجیـره اصـلی پلیمـر کـه جابجـایی درونزنجیرهای را افزایش و در نتیجه دانسیته فشردگی را کاهش میدهند؛ چنین گروههایی عملا بهعنوان فاصلهانداز عمل میکنند؛ بنابراین فاصلهاندازهای دایمی هستند . در غـشاهای تـازه تـشکیلشده، ماکرومولکول های اندکی وجود دارند که با یک غلاف حلالی احاطه شدهاند؛ هر چند این لایه حلالی در غشای نهایی وجود ندارد در زمان حـضورش در غـشای تـازه تـشکیل شـده بـه عنـوانفاصلهانداز عمل کرده بـر دانـسیته فـشردگی اثـر مـی گـذارد؛ بـه همـین دلیـل بـه ایـن لایـههـایحلالی،فاصلهانداز های گذرا اتلاق میشود[6].

ساختار شیمیایی سلولز

ساختار شیمیایی سلولز

3-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3-2- غشاهای جعبه سیاه . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3-3- ساختار شیمیایی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3-3-1- گروه های حجیم. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3-3-2- قطبیت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3-4- شکل دهی و خصوصیات کاربردی نهایی. . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3-4-1- اثر عوامل محیطی بر ساختار و عملکرد غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3-4-2- تعویض حلال و خشک کردن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3-4-3- نرم شدن، ضد نرم شدن و قرار گرفتن در معرض گازهای قطبی. . . . . . . . . . . . 74
3-5- بهبود خصوصیات غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3-5-1- شبکه ای شدن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 77
3-5-2- آب بندی نقص های غشا . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3-5-2-1- پوشش دهی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3-5-2-2- تغییر مورفولوژی سطح غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3-6- پلیمرهای سازنده غشاهای جداسازی گاز . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . 78
3-6-1- پلی ارگانو سیلوکسان. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3-6-2- پلی استیلن ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3-6-3- پلی سولفون ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 81
3-6-4- پلی ایمیدها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3-6-5- سلولزها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3-6-5-1- سلولز استات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3-6-6- پلی الفین ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87
3-6-6-1- پلی اتیلن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3-6-7- پلی کربنات های آروماتیک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
فهرست منابع لاتین. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
فهرست منابع فارسی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
چکیده انگلیسی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جداول :

1- 1-نمایی از نحوه طبقه بندی غشا . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1-2- فرآیند جداسازی غشایی بر مبنای نیروی محرکه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2-1- گذردهی و انتخابپذیری جفتهای مختلف گازی در لاستیک سیلیکونی و پلیکربنات 42
3-1- مونومرهای بیسفنولa. . . . . . . .ا. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. .. 82
3-2- گذردهی و انتخابپذیری مونومرهای بیسفنولA در atm 10 . . .ا . . . . . . . . . . . . . 83
3-3- مشخصات گذردهی در پلیایمیدهای مربوط به مطالعات Yoshinaga. ا. . . . . . . . 86
3-4- گذردهی در سلولز استات در 35 °C وatm 1 . . . . . ا. . . . . . . . . . . . . … . . . . 87
3-5- پلیکربناتهای مورد استفاده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . .  . . . . . 92
3-6- گذردهی و انتخابپذیری سیستم 4CO2/CH در پلیکربناتها35 °C و 20 atm. .ا……. 92

فهرست شکل ها :

2-1- مکانیزمهای عبور گازها از درون غشاهای متخلخل و متراکم . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2-2- وابستگی حجم ویژه به دما در محدوده انتقال شیشهای. . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3-1- ساختار شیمیایی پلیایمیدها. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . 84
3-2- گذردهی 2CO و انتخابپذیری سیستم 4CO2/CH در 35 °C و 10 atm در
پلیایمیدهای مختلف. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 85
3-3- ساختار شیمیایی پلیایمیدهای مربوط به مطالعات Yoshinaga. . . ا. . . . . .  . . . . 86
3-4- ساختار شیمیایی سلولز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . 88

 

Abstract
Polymeric membranes have played an important role in many applications such as gas and liquid separations, water treatment, medical application and barriers for packing. The transport of gases through a membrane depends on various factors like permeant size and shape, permeant phase, polymer molecular weight, functional groups, density and polymer structure, crosslinking, crystalinity, orientation, etc.
In this study, the theoretical science of polymeric membranes, inclusive of description of membrane, species of membrane, polymeric membrane for gas separation, transition meckanism of gases through membrane, methode of preparation of membrane and modify them are investigated.



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان