دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی ، نفت و گاز

مهندس نوید عزیزی(دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی)، بیستم اردیبهشت ماه 1396، از رساله خود با عنوان «ساخت و ارزیابی یک غشای نانوکامپوزیت پلیمری از جنس PEBAX به منظور جداسازی گازهای اسیدی از متان» با راهنمایی دکتر تورج محمدی و دکتر رضا مسیبی دفاع نمود.

چکیده

امروزه استفاده از فرآیندهای غشایی، به دلیل مزایای فراوان مانند هزینه‌ی راه‌اندازی اندک، سهولت در عملیات، هزینه‌ی عملیاتی پایین و احتیاج به فضای کم می تواند روشی مناسب برای حذف گازهای اسیدی (CO2 وH2S) از جریانات گازیو فاقد بسیاری از مشکلات موجود در روش‌های متداول پیشین باشد. یکی از مهم‌ترین عوامل در انتخاب غشای مناسب جهت جداسازیگازهای اسیدی از متان، انتخاب پلیمری است که بر هم‌کنش آن با گازهای اسیدیبیشتر از بر هم‌کنش آن با متان باشد و بتواند گازهای اسیدی را به مقدار قابل توجهی در خود حل نماید تا درنهایت مقدار گزینشگری گازهای اسیدی در مقابل گاز متان افزایشیابد. کوپلیمر اتر بلاک آمید(PEBAX-1074)یکی از پلیمرهایی است که به دلیل داشتن برهم‌کنش مطلوب با H2S، این قابلیت را دارا می باشد. یکی از روش‌هایی که در سالهای اخیر تحولات چشم‌گیری در فرآیندهای جداسازی گاز ایجاد کرده، استفاده از نانوذرات در ساختار شبکه پلیمر است. چنانچه قطر نانوذرات موجود در شبکه پلیمر کوچکتر از 100 نانومتر باشد، به غشاهای تهیه شده اصطلاحاً غشاهای نانوکامپوزیت گفته می‌شود. معمولاً در ساخت این غشاها سعی می‌شود که نانوذرات به گونه‌ای انتخاب شوند که برهم‌کنششان نسبت به گازی که هدف اصلی جداسازی است، مثبت باشد. بسیاری از نانوذرات اکسید فلزی همانند اکسید سیلیس، اکسید آلومنیوم، اکسید روی و ... دارای برهم‌کنش مثبت با مولکولهایH2S می‌باشند بنابراین تواناییآنها برای جذب مولکولهایCO2 وH2S نسبت به مولکولهای CH4بیشتر است و بکارگیری آنها در ساختار غشا، می تواند به افزایش میزان انحلال گازهای اسیدی کمک بسیاری نماید. در این پژوهش سعیشده است با استفاده از پلیمرPEBAX-1074 و نانوذرات سیلیکا، آلومینا، تیتانیا و اکسیدروی به روش اختلاط محلول، غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری مختلفی ساخته شوند. جهت ارزیابی ویژگی‌های ساختاری غشاهای ساخته شده، آزمون‌هایFESEM، TGA، FT-IR و XRD انجام شده است. در نهایت به منظور بررسی عملکرد غشاهای ساخته شده، آزمایش تراوش‌پذیری گازهای خالص CO2 وCH4 انجام می‌گیرد. نتایج تراوایی گاز نشان داد که عملکرد تمامی غشاهای نانوکامپوزیت در جداسازی CO2 از CH4 از غشای خالص بهتر است و بیشترین تراوایی و گزینش‌گری مربوط به غشای ساخته شده هیبریدی-نانوکامپوزیت PEBAX-1074/PEG-400/TiO¬2 می‌باشد.

واژه‌های کلیدی:جداسازی گازهای اسیدی از متان، نانوکامپوزیت پلیمری، اختلاط محلول و کوپلیمر اتر بلاک آمید، PEBAX.