مقدمه

در فناوري جهت جداسازي غشايي، از يـك غـشاي پليمـري، سـراميكي يـا فلـزي بـراي جداسازي يك مخلوط گازي استفاده مي شود . اين غشاء، به برخي از اجزاء اجـازه عبـور داده در حاليكه براي عبور ساير اجزاء، مقاومت نشان مي دهد.
تكنولوژي غشايي نسبت به ساير فرآيندهاي كلاسيك داراي مزايايي مي باشد كـه از جملـه مهمترين آنها مي توان به موارد ذيل اشاره نمود : مصرف انرژي كمتر بـراي جداسـازي، انجـام جداسازي بدون نياز به مصرف مواد شيميايي، حجم و وزن كم تجهيزات جداسـازي، نـصب و عمليات ساده و حداقل نياز به كنترل، بازرسي و تعمير و نگهداري، سهولت دسـتيابي و امكـان استفاده از فازهاي جدا شده، انعطـاف پـذيري بـالاي فراينـد و قابليـت اتـصال آن بـه سـاير فرايندهاي جداسازي.
مزاياي فوق، آينده روشني را براي كاربرد اين فناوري در صنايع نفـت، گـاز و پتروشـيمي ترسيم مي كند . با توجه به جوان بودن اين فناوري ، در صورت تمركز بخش تحقيق و توسعه به اين فناوري و انتقال، بومي سازي و توسعه آن، كشورمان خواهد توانست جايگاه مناسبي را در اين حوزه كسب نمايد.
بر همين اساس، دراين سمينار با بررسي روشهاي ساخت غشاهاي پليمري وبهبـود سـاختار آنها وبررسي عملكرد آنها گامي در جهت رسيدن به اهداف فوق برداشته شده است.

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

فهرست مطالب :

چكيده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 11
مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… . . . . . . 12

فصل اول : غشا و تعاريف

بخش مهمي از فرآيند جداسازي غشايي، خود غشاست؛ با اين حال تعريف دقيقـي از غـشا مشكل به نظر مي رسد؛ اين به دليل حيطه كاربردي وسيع غشا نه تنها در جداسازي گـاز بلكـه بـهعنوان مثال در خالص سازي مايعات است.
سه تعريف متفاوت از غشا از سه ديدگاه مختلف ارائه شده است.
الف) لايه اي است نازك كه مي تواند اجزاء يك سيال را بـه صـورت انتخـابي جـدا كنـد. در ايـنجداسازي اندازه ذرات نقش اساسي دارد.
‌ب) اگر غشا بر مبناي كاري كه انجام مي دهد تعريف شود ، مي توان گفت غشا مواد را به صـورتانتخابي از خود عبور مي دهد.
‌ج) در عمليات جداسازي، دو فاز وجود دارد كه فاز سومي (غشا) بين آنها قرار مي گيـرد و انتقـالجرم را كنترل مي كند [4و1].
1-2- دسته بندي غشاها غشاها را مي توان از ديدگاه هاي مختلفي دسته بندي كرد.
1-2-1- دسته بندي غشاها براساس ماهيت
غشاها از نظر ماهيت به دو دسته تقسيم مي شوند:
غشاهاي طبيعي و غـشاهاي مـصنوعي. غـشاهاي طبيعـي، غـشاهايي هـستند كـه در طبيعـتموجودند مانند سلول هاي بدن موجودات زنده. غشاهاي مصنوعي به دو گروه تقسيم مي شوند:
الف- غشاهاي آلي كه معمولاً پليمري هستند.
ب- غشاهاي معدني كه چهار دسته اند. سراميكي، فلزي، شيشه اي و زئوليتي. برخي از مزاياي ايـنغشاها عبارتند از: پايداري حرارتي و شيميايي، طول عمر زياد و خصوصيات خوب مكانيكي [2].
1-2-2- دسته بندي غشاها براساس ساختمان دروني
غشاها را مي توان بر مبناي ساختمان دروني آنها به دو گروه تقسيم بندي كرد.
الف- غشا متقارن : اگر يك برش عمود بر سطح غـشا ايجـاد شـود در عمـق غـشا هيچگونـه غيـريكنواختي ديده نمي شود و به عبارتي غشا پشت و رو ندارد واز دو طرف قابل استفاده است.
ب- غشاء نامتقارن : اين غشا در عمق داراي ساختار يكنواخت و همگني نيـست و معمـولاً از دولايه تشكيل شده است.
لايه اول : لايه پوسته (فعال يا بالايي) كه نسبت به ضخامت كل غشا، بسيار نازك و محكم و متراكماست و وظيفه جداسازي و انتقال مواد به صورت انتخابي را به عهده دارد.
لايه دوم : لايه زيرين يا لايه محافظ كه بسيار متخلخل است و ضخامت آن قسمت اعظم غـشارا تشكيل مي دهد. در حالي كه وظيفـه آن افـزايش مقاومـت مكـانيكي و حفاظـت از لايـه بـالايياست.اگر اين دو لايه از يك جنس باشند، غشا نامتقـارن معمـولي اسـت ولـي اگـر جـنس دو لايـهمتفاوت باشد غشا نامتقارن مركب ناميده مي شود.
استفاده از دو جنس مختلف به منظور بهينه سـازي غـشاء مـي باشـد. مـثلاً افـزايش مقاومـتمكانيكي با استفاده از مادة مقاومتردر لايه دوم، ويا بهبـود جداسـازي بـا مـاده اي مناسـبتر در لايـه اول[5و3].
1-2-3- دسته بندي غشاها بر مبناي ژئومتري
الف) غشاهاي به صورت ليف توخالي : كه اين نوع غشاها اغلب به خاطر مـساحت سـطحيزياد و سطح تماس بالا، در صنعت مورد استفاده قرار مي گيرند.
ب) غشاهاي به صورت ورق هاي پهن : كه به سادگي و با هزينه كـم تهيـه مـي شـوند و درمقياس آزمايشگاهي مورد استفاده قرار مي گيرد[3].
1-2-4- دسته بندي غشاها بر مبناي نوع كاربرد
غشاها براساس نوع كاربرد و مصرفشان به موارد زير دسته بندي مي شوند:
– غشاهاي جهت مصرف دياليز
– غشاهاي جهت مصرف اولترا فيلتراسيون UF
– غشاهاي جهت مصرف ميكرو فيلتراسيون MF
– غشاهاي جهت مصرف جداسازي گاز GS
– غشاهاي جهت مصرف اس مز معكوس RO
– غشاهاي جهت مصرف نانو فيلتراسيون NF
– غشاهاي جهت مصرف پيش بخار كردن [3].
1-2-5- دسته بندي غشاها بر مبناي نحوة جداسازي
الف- غشاهاي متراكم (چگال) : اين نوع غشاها بسته به ضخامتشان نقش مهمي را در فرآينـدجداسازي مولكولهاي كوچك ايفا مي كنند.كه اين غشاها بسته به دمـاي انتقـال شيـشه اي شـان درحالت لاستيكي يا شيشه اي هستند.
ب- غشاهاي متخلخل : اين غشاها براي تقويت غشاهاي چگـال بـسيار مهـم هـستند. ايـنغشاها بايد توانايي مقاومت در برابر فشار را داشته باشند. اين غشا مي تواند به صـورت يـك لايـهمحافظ براي يك لايه نازك چگال استفاده شود. نمايي از نحـوة طبقـه بنـدي غـشاها را در جـدول (1-1) نشان داده شده است[3].

1-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1-2- دسته بندي غشاها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1-2-1- دسته بندي غشاها براساس ماهيت . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . 15
1-2-2- دسته بندي غشاها براساس ساختمان دروني. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 15
1-2-3- دسته بندي غشاها بر مبناي ژئومتري . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 16
1-2-4- دسته بندي غشاها بر مبناي نوع كاربرد. . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . 16
1-2-5- دسته بندي غشاها بر مبناي نحوة جداسازي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1-3- فرآيندهاي جدا سازي غشايي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

فصل دوم : غشاهاي پليمري جداسازي گاز

تا پيش از 1960، توجه به موضوع غشا در حيطه مطالعات آكادميك بود. Schoenbein در 1846 اولين پليمر مصنوعي ( و يا بهتر بگوييم نيمهمصنوعي) يعنـي سـلولز اسـتات را بررسـي كـرد و در1869 اين پليمر به صورت تجاري توليد شد. در 1855 Fick از غشاهاي سلولز نيترات در مطالعاتكلاسيك نفوذUeber اسـتفاده كـرد. در همـان سـال،Lhermite قـضيه حـل شـدن را كـه همـانبرهمكنش غشا -نفوذكننده است ، به تئوري عبور غشايي افزود. بنـابراين در آغـاز راه، پارامترهـايلازم براي تئوري حل-نفوذ كامل بـود. Schumacher در 1860 لولـههـاي آزمـايش را در محلـولكلوييدي سلولز نيترات فرو برد و اولين غشاي لولهاي را توليـد كـرد. Baranetzky نيـز در 1872 اولين غشاي مسطح را ساخت. اولين سري غشاهاي ميكروفيلتراسيون با اندازه هاي درجه بندي شدهروزنه توسطBechhold در 1907 تهيه شد. Bechhold همچنين نخستين كسي بود كه رابطه بـيننقطه حباب ، تنش سطحي و شعاع روزنه را بيـان كـرد. فرضـيه توزيـع انـدازه روزنـه توسـط
Karplus مطرح شد و گسترش يافت؛ وي معيارهاي نقطه حباب و گذردهي را تركيب كرد.
براي كنترل و تغيير تخلخل، از روشهاي تجربي استفاده ميشد؛Bechhold مـشاهده كـرد كـهگذردهي با غلظت پليمـر در سـل نـسبت معكـوس دارد. Bigelow و Gemberling اثـرات زمـانخشك شدن را بررسي كردند. Malfitano نسبت الك ل-اتر را در ظرف سل تغيير داد و از آنيلينگ به عنوان روشي براي افزايش انتخابپذيري استفاده كرد.
Zsigismondy و همكارانش وElford دو سري از غشاهاي سـلولز نيتـرات را بـا انـدازههـايدرجهبندي شده روزنهها ارايه دادند؛ اولي پايه نخستين غشاهاي تجاري ميكروفيلتراسيون بود كه در1927 در آلمان تهيه شد. Brown بين سـالهـاي 1915 و 1917 يـك سـري درجـهبنـدي شـده ازغشاهاي سلولز نيترات را با تورم فيلمهاي متراكم در محلولهاي الكل -آب با غلظـت متغيـر تهيـهكرد؛ وي همچنين نخستين كسي بود كه سلولز استات را به عنوان يك پليمر غشايي به كـار بـرد وبه مسأله غير يكنواختي توجه ويژه كرد كه بعدها مشخص شد كـه ايـن امـر در سـاخت غـشاهاياسمز معكوس (RO)، اولترافيلتراسيون (UF ) و جداسازي گاز اهميت بسيار دارد.
Bartell و Elford ، Van Loo و Grabar و همكارانش اولـين كـساني بودنـد كـه بـه تـشريحپديدههاي رخ داد ه در غشاهاي تازه تشكيل شده پرداختنـد كـه عبـارت بودنـد از پديـدههـاي در سلهاي پليمري ، پيش، در حين و پس از ژل شدن كه ساختار نهايي ژل را تعيين ميكنند. Maier و Scheuermann در 1960 مقالـــهاي مهـــم تحـــت عنـــوان ” Ueber die Bildungsweise teildurchlaessiger Membranen” ارايه دادند كـه در آن مكـانيزم اصـلي تمـام طبقـهبنـدي هـايغشاهاي برگرداني فاز ( خشك ، تر و حرارتي ) تشريح شد ه است و پيش از آن توسطKesting به كار گرفته شده بودند.
سالهاي طلايي غشاشناسي ( 1980-1960) در 1960 با اختراع اولين غـشايRO نامتقـارن بـاپوسته فشرده از جنس سلولز استات توسطLoeb وSourirajan آغاز شـد. در طـول ايـن سـاليان پيشرفت شاياني در زمينه تمامي فازهاي غـشاشناسي يعنـي كاربردهـا، ابـزار پـژوهش، فراينـدهايتشكيل غشا، ساختارهاي فيزيكي و شيميايي، پيكربندي و بستهبندي حاصل شد.
در طول دهه 80، جداسازي گازها با استفاده از غشا به عنـوان يـك فراينـد تجـاري در مقيـاسوسيع مطرح شد. اين امر موجب شد كه پژوهشهاي آكادميك فراواني در اين زمينه صورت گيـرد.
اكنون اطلاعات كافي در مورد ارتباط بين ساختار و عملكرد غشاهاي جداسـازي گـاز در دسـترساست به طوري كه ميتوان به نتايجي منطقي دست يافت؛ با اين وجود، اين علم عليرغم بهرهبرداري تجاري از آن در مراحل آغازين رشد و پيشرفت خود قرار دارد؛ به بيان ديگـر، ايـن علـم هنـوز درمرحلهاي است كه تحت تأثير نحوه نگرش به موضوع قرار ميگيرد و اين يعني همچنان امكان رشدوجود دارد . تجربه نشان داده كه وقتي زمينهاي به كمال نسبي رسيد، اغلب پيشرفت بيشتر، مشكلتر خواهد شد[6].
2-2- تقسيم بندي غشاهاي پليمري جداسازي گاز
همان طور كه در جدول فصل اول مشاهده كرديد غشاها را ميتوان به دو گروه اصلي متقارن و نامتقارن تقسيم كرد. غشاهاي جهت مصرف جداسازي گاز را مي توان به دو صـورت زيـر دسـته-بندي كرد :
1- فيلمهاي متراكم همگن
2- غشاهاي نامتقارن
2-2-1- فيلمهاي متراكم همگن
امروزه برخي غشاشناسان هستند كه معتقدند تمام فيلمهاي متراكم، يكسانند؛ بنابراين لازم اسـتكه در ابتدا به بحث تئوريك دفع نمك بپردازيم كه ميتوان آن را از مدل حل- نفـوذ بـراي اسـمزمعكوس به دست آورد؛ اين مدل در ابتدا براي توجيه نفوذ بخارات، گازها و مايعـات آلـي از ميـانغشاهاي متراكم و عاري از نقص استفاده ميشـد؛ بعـدهاLonsdale و همكـارانش، ايـن مـدل را براي اسمز معكوس توسعه دادند.
2.
2-1- تاريخچه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2-2- تقسيم بندي غشاهاي پليمري جداسازي گاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2-2-1- فيلمهاي متراكم همگن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2-2-2- غشاهاي نامتقارن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-2-2-1-غشاهاي دولايهاي با پوسته فشرده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2-2-2-2-كامپوزيتهاي فيلمي نازك. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2-3- مكانيزم انتقال گاز در غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2-3-1 غشاهاي متخلخل. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . 30
2-3-2- غشاهاي متراكم. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2-3-2-1- پليمرهاي لاستيكي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2-3-2-2- پليمرهاي شيشه اي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2-4- روشهاي تهيه غشاهاي پليمري. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2-4-1- فيلم هاي حاصل از اكستروژن مذاب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 48
2-4-2- فيلم هاي حاصل از ريخته گري محلول. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 50
2-4-3- فيلم هاي حاصل از پليمريزاسيون بين سطحي. . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . 53
2-4-4- روش جدايي فاز . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2-4-4-1- جدايي فاز بوسيله حرارت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2-4-4-2- فرايند تبخير حلال يا فرايند خشك. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2-4-4-3- رسوب گذاري بوسيله فاز بخار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2-4-4-4- رسوب گذاري بوسيله غوطه ور سازي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

فصل سوم : پليمرهاي غشايي

-1- مقدمه
در اين فصل به ساختار عمومي غشاهاي پليمري و تأثير عوامل مختلف بر كـارايي ايـن غـشاهاخواهيم پرداخت؛ بدين منظور و در آغاز ساختار غشاهاي جعبه سياه مورد بررسي قرار ميگيرند كهپيچيدگيهاي ساختاري غشاهاي واقعي را ندارند.
3-2- غشاهاي جعبه سياه
غشايي از جنس نامعين را در نظر ميگيريم كه تا حدي گازها و بخارات تراكمناپذير را از خـودعبور مي دهد و برخي از گازها سريعتر از بقيه از درون اين غشا عبور ميكنند. هر چند ممكن استاين غشا متراكم باشد، ولي روشن است كه آنقدر مترا كم نيست كه كاملا نسبت به گازها نفوذناپذيرباشد. اگر اين غشا با فشار، متراكم تر شود، گذردهي تمام نفوذكنندهها كاهش يافتـه انتخـابپـذيريافزايش مي يابد؛ از سوي ديگر اگر با حرارتدهي به غشا( انبساط حرارتي ) و سپس به سرعت سردكردن آن در دماي پايين و در عين حال حفظ حجم به دست آمده از حرارتدهي، تراكم غشا كمتـرشود، گذردهي دست كم برخي از نفوذكنندهها افزايش خواهد يافت و در عين حال ، انتخاب پذيري كاهش مييابد. بنابراين، گذردهي با دانسيته پليمر نسبت معكوس دارد:
P = k
d
كهk ثابت تناسب وd دانسيته است. دانسيته بر حسب گرم بر سانتيمتر مكعـب بيـان مـيشـود؛معكوس آن عبارت است از حجم ويژه( vsp ) با واحد سانتيمتر مكعب بر گرم؛ پـس گـذردهي بـاحجم ويژه، نسبت مستقيم دارد:
P = kvsp
كهvsp حجم كلي غشا در دما و فشار معين است؛ اين حجـم از حجـم مـاده غـشايي( vms ) بـامقاومت نامحدود ( P=0 ) و يك جزء با مقاومت صفر كه يك فضاي خـالي بـدون حفـره از بـسترغشايي ميباشد، تشكيل شده است؛ اين جزء با مقاومت صفر، حجم آزاد( vf ) ناميده ميشود؛ پس:
vsp = vms + v f
بنابراين چونP باvsp نسبت مستقيم دارد و گذردهي از ميانvms صفر است، گذردهي با حجـمآزاد نسبت مستقيم خواهد داشت:
P = kv f
غلظتvf كسر حجم آزاد ناميده ميشود كه اولين خاصيت غشاي جعبـه سـياه جداسـازي گـازاست.
دومين رابطه مهم از اين حقيقت ناشي ميشود كه انتخابپذيري بـا كـاهش حجـم آزاد ممكـناست افزايش يابد. اگر ضرايب خودنفوذي گازها ثابت باشد، ميزان انتخابپذيري تابعي خواهد بوداز ماده سازنده غشا. همچنين اگر گازها نسبتا تراكمناپذير تلقي شوند، انتخابپـذيري بايـد بـر اثـركاهش اندازه و يا توزيع باريكتر اندازه المانهاي حجم آزاد كه براي عبور گازها لازمنـد، افـزايش يابد؛ اين المانهاي حجم آزاد، ريزروزنه ناميده ميشوند. اندازه ريزروزنه هـا و توزيـع انـدازه آنهـادومين و سومين خاصيت اساسي غـشاهاي جداسـازي جعبـه سـياه اسـت. در صـورتي كـه انـدازهريزروزنهها بسيار كوچك باشد، نوسانات حرارتي ميتواند بر اندازه متوسـط آنهـا و در نتيجـه بـرانتخابپذيري، اثر بگذارد؛ فركانس و دامنه اين نوسانات، اختلاف اصلي بين مواد سـخت شيـشهاي (وقتي در بيش از50°C زير دماي انتقال شيشهاي خود به كار روند) و مواد لاستيكي است؛ سختي ريزروزنه، به عنوان چهارمين خاصيت اصـلي يـك غـشاي جداسـازي جعبـه سـياه در نظـر گرفتـه ميشود.
گازهاي تراكم ناپذير در اثر اختلاف در نفوذپذيري از هم جدا ميشوند كه تابعي است از تحركخودشان و چهار خاصيت مربوط به غشا كه در بالا گفته شد؛ تمامي اين عوامل در نفوذپذيري(D ) جمع شدهاند:
P=DS
اهميت حلاليت (S) وقتي زياد ميشود كه بخش هـاي زنجيـرهاي نزديـك بـه هـم در پليمرهـايالاستومري و مايع از يكـديگر بـسيار دور مـيگردنـد؛ در چنـين مـواردي آشـفتگي در توزيـع ابـرالكتروني( قطبيت ) در سطح زنجيره پليمري نميتواند با برهمكنش پليمر-پليمـر بـه نحـوي مـؤثركمينه شود؛ از سوي ديگر توانـايي گـروههـاي حجـيم بـراي تقويـت يـا تـضعيف نيروهـاي بـين بخشهاي زنجيره اي نزديك بـه هـم بـه حـداقل مـيرسـد؛ ايـن دو عامـل، دسـتيابي پليمـر را بـه نفوذكنندهها زياد ميكند كه در نتيجه، برهمكنش هاي هر چند ضعيف بين پليمر و نفوذكننده افزايشمييابد؛ بنابراين استحكام برهمكنشهاي غشا -نفوذكننده به وضوح با قطبيت و خواص گـروه هـايحجيم پليمر و نفوذكننده تغيير ميكند؛ قطبيت، پنجمين و آرايش گروههاي حجيم ششمين خاصيتبنيادي غشاي جعبه سياه هستند.
اين شش خصوصيت غشاي جعبه سياه، اثرات ساختارهاي زيرماكرومولكولي و مـاكرومولكوليرا بر كارايي غشاهاي پليمري جداسازي گازي كاربردي تعيين ميكنند[6].
3-3-ساختار شيميايي
مقصود از ساختار شيميايي، تركيب خواص گروههاي حجيم و قطبي غشاهاي پليمري در سـطحزيرماكرومولكولي است كه بخشهاي زنجيرهاي و گروههاي عاملي را دربرميگيرد.
گذردهي گاز از درون غشاهاي واقعي در مقايسه با فيلمهاي ايده آل با دانسيته ماكزيمم فقـط بـهعنوان تقريب اوليه استفاده ميشود؛ دلايلي چند براي اين امر وجود دارد:
1- ساختار شيميايي، تنها عامل تعيينكننده دانسيته و نظـم غـشاست؛ سـاختار فيزيكـي اهميـتبسيار كمي دارد.
2- عوامل خارجي نظير تاريخچه شكلدهي ( اكستروژن مذاب يا ريختهگري محلـول، كينتيـكجامد شدن ( ژل شدن ))، پيرشدگي فيزيكي ، طبيعت گازهاي عبوري و ديگـر عوامـل، اثـرات قابـلتوجه و تعيينكنندهاي بر انتخابپذيري و گذردهي دارند؛ به عنوان مثال، بين خصوصيات گذردهيفيلمهاي متراكم حاصل از اكستروژن مذاب و ريختهگري محلول، تفاوتهاي اساسـي وجـود دارد؛حتي بين غشاهاي با پوسته فشرده تهيه شده از حلالهاي مختلف، تفاوتهايي وجود دارد.
3-3-1-گروههاي حجيم
دانسيته فشردگي و در نتيجه گذردهي غشاهاي پليمري جداسازي گاز با عواملي ماننـد كينتيـكژل شدن، پيرشدگي فيزيكي و… تعيين مي شود. برخي از اين عوامل بـه ذات مولكـولهـاي پليمـربرميگردند، مثل وجود گروههـاي حجـيم جـانبي متـصل بـه زنجيـره اصـلي پليمـر كـه جابجـايي درونزنجيرهاي را افزايش و در نتيجه دانسيته فشردگي را كاهش ميدهند؛ چنين گروههايي عملا بهعنوان فاصلهانداز عمل ميكنند؛ بنابراين فاصلهاندازهاي دايمي هستند . در غـشاهاي تـازه تـشكيلشده، ماكرومولكول هاي اندكي وجود دارند كه با يك غلاف حلالي احاطه شدهاند؛ هر چند اين لايه حلالي در غشاي نهايي وجود ندارد در زمان حـضورش در غـشاي تـازه تـشكيل شـده بـه عنـوانفاصلهانداز عمل كرده بـر دانـسيته فـشردگي اثـر مـي گـذارد؛ بـه همـين دليـل بـه ايـن لايـههـايحلالي،فاصلهانداز هاي گذرا اتلاق ميشود[6].

ساختار شيميايي سلولز

ساختار شيميايي سلولز

3-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3-2- غشاهاي جعبه سياه . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3-3- ساختار شيميايي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3-3-1- گروه هاي حجيم. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3-3-2- قطبيت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3-4- شكل دهي و خصوصيات كاربردي نهايي. . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3-4-1- اثر عوامل محيطي بر ساختار و عملكرد غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3-4-2- تعويض حلال و خشك كردن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3-4-3- نرم شدن، ضد نرم شدن و قرار گرفتن در معرض گازهاي قطبي. . . . . . . . . . . . 74
3-5- بهبود خصوصيات غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3-5-1- شبكه اي شدن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. 77
3-5-2- آب بندي نقص هاي غشا . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3-5-2-1- پوشش دهي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3-5-2-2- تغيير مورفولوژي سطح غشا. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3-6- پليمرهاي سازنده غشاهاي جداسازي گاز . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . 78
3-6-1- پلي ارگانو سيلوكسان. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3-6-2- پلي استيلن ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3-6-3- پلي سولفون ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 81
3-6-4- پلي ايميدها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3-6-5- سلولزها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3-6-5-1- سلولز استات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3-6-6- پلي الفين ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87
3-6-6-1- پلي اتيلن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3-6-7- پلي كربنات هاي آروماتيك . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
فهرست منابع لاتين. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
فهرست منابع فارسي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
چكيده انگليسي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

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

فهرست جداول :

1- 1-نمايي از نحوه طبقه بندي غشا . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1-2- فرآيند جداسازي غشايي بر مبناي نيروي محركه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2-1- گذردهي و انتخابپذيري جفتهاي مختلف گازي در لاستيك سيليكوني و پليكربنات 42
3-1- مونومرهاي بيسفنولa. . . . . . . .ا. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. .. 82
3-2- گذردهي و انتخابپذيري مونومرهاي بيسفنولA در atm 10 . . .ا . . . . . . . . . . . . . 83
3-3- مشخصات گذردهي در پليايميدهاي مربوط به مطالعات Yoshinaga. ا. . . . . . . . 86
3-4- گذردهي در سلولز استات در 35 °C وatm 1 . . . . . ا. . . . . . . . . . . . . … . . . . 87
3-5- پليكربناتهاي مورد استفاده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . .  . . . . . 92
3-6- گذردهي و انتخابپذيري سيستم 4CO2/CH در پليكربناتها35 °C و 20 atm. .ا……. 92

فهرست شكل ها :

2-1- مكانيزمهاي عبور گازها از درون غشاهاي متخلخل و متراكم . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2-2- وابستگي حجم ويژه به دما در محدوده انتقال شيشهاي. . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3-1- ساختار شيميايي پليايميدها. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . 84
3-2- گذردهي 2CO و انتخابپذيري سيستم 4CO2/CH در 35 °C و 10 atm در
پليايميدهاي مختلف. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 85
3-3- ساختار شيميايي پليايميدهاي مربوط به مطالعات Yoshinaga. . . ا. . . . . .  . . . . 86
3-4- ساختار شيميايي 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