دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی

 آقای مهندس امید بختیاری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی گرایش طراحی فرآیندهای جداسازی غشایی، بیست و نهم شهریور ماه سال 90، از رساله خود با عنوان «ساخت غشاهای ماتریس آمیخته برای زدودن دی‌اکسید کربن از متان» دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را پروفسور تورج محمدی بر عهده دارند به شرح زیر می‌باشد.

  پژوهش در زمینه پویای به‌بود مواد کنونی یا عرضه مواد نوین برای ساخت غشاها، جای‌گاه ویژه‌ای در گسترش دامنه کاربرد فرآیندهای کارای غشایی دارد. بزرگ‌ترین کاستی غشاهای بس‌پاری ارزان و فرآوری‌پذیر، وابستگی تراوش‌پذیری و گزینش‌گری آن‌ها به یک‌دیگر، کران بالایی روبسون، است. در روی‌کردی نوین به راه‌کاری کهن برای چیره شدن بر آن، پرکن‌های ریز غربال‌گر مولکولی کارا در شبکه بس‌پاری به این امید نشانده می‌شوند که غشا ماتریس آمیخته ساخته شده کارایی به‌تر و اقتصادی‌تری از غشا بس‌پاری برای پشت سر گذاردن کران بالایی روبسون داشته باشد.

  در پژوهش پیش‌رو، چند ین نمونه غشا ماتریس آمیخته با به‌ترین گزینه‌های بس‌پاری (متریمید 5218 و کو پلی‌ایمید P84 ) و پرکن ( DD3R ، ZSM-5 و نانولوله کربنی) در دست‌رس، برای افزایش کارکرد جداسازی مخلوط دی‌اکسید کربن / متان با روش قالب‌گیری محلول ساخته شدند و ساختار آن‌ها با روش‌های ارزیابی ساختاری بررسی و سپس کارکرد جداسازی آن‌ها برای تراوش گازهای دی‌اکسید کربن و متان سنجیده شد.

  از آن‌رو که مکانیزم جداسازی پلی‌ایمیدهای برگزیده در کار کنونی، متریمید 5218 و P84 ، بر پایه گزینش‌گری جنبشی یا نفوذی استوار است، پرکن‌های برگزیده نیز باید دست‌کم بر این پایه استوار باشند که پرکن‌های بر این پایه برگزیده شدند، افزون بر آن نانولوله‌های کربنی می‌توانند تونل‌های با نفوذ بالایی را در درون ساختار پلی‌ایمید بسازند . در مورد غربال‌گرهای مولکولی کربنی شار سطحی دی‌اکسید کربن در درون روزنه‌های پرکن، عامل تعیین کننده گزینش‌گری‌ست.

  متریمید 5218، یک پلی‌ایمید تجاری غربال‌گر مولکولی ‌ سا، کارکرد جداسازی مناسبی برای دی‌اکسید کربن از متان از خود نشان داد. پدیده سخت شدن زنجیره‌های بس‌پاری و نیز بسته شدن روزنه‌های پرکن‌ها کارایی نشاندن پرکن‌ها تا Wt 15% را از چشم‌داشت آغازین کم‌تر کرد. در درصد پرکن‌های بالاتر از Wt 15%، به‌ویژه با پرکن‌های با سرشت شکننده مانند زئولیت‌های 5A و ZSM-5 ، شکنندگی غشاهای ماتریس آمیخته در شبکه پلی‌ایمید شیشه‌ای به اندازه‌ای بالاست که جدا کردن آن‌ها از سطح شیشه قالب‌گیری دشوار و آب‌بندی آن‌ها در مدول بسیار دشوارتر می‌شود.

  با آن‌که کارکرد جداسازی غشاها به دلیل بسته شدن روزنه‌های پرکن‌ها افزایش چشم‌گیری نداشت اما دست‌آوردهای ارزیابی ساختار و نیز تراوش گازی و تراوش تبخیری، نشان‌دهنده پیوند خوب میان پلی‌ایمیدهای به‌کار گرفته شده و پرکن‌های نشانده شده در آن‌ها بودند. فرآوری گرمایی برای بازسازی کاستی‌های احتمالی و بازسازی ساختار نیمه‌بلوری ساختار غشاها بسیار موثر شناخته شد.

  واژگان کلیدی:

  گاز طبیعی، جداسازی دی‌اکسید کربن، غشا ماتریس آمیخته، پلی‌ایمید، پرکن، به‌بود جداسازی