جداسازی بهینه‌ گازها به کمک غشاهای نانوکامپوزیتی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، فرایند جداسازی گازی به روش‌هایی گفته می‌شود که به‌وسیله آنها مخلوط چند گاز از هم جدا می‌شوند که محصول نهایی این فرایند می‌تواند چند گاز و یا یک گاز با خلوص بالا باشد. روش‌های متفاوتی به‌منظور اعمال فرایند جداسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از روش‌های پرکاربرد، استفاده از غشاهای مصنوعی است. این غشاها معمولاً از پلیمر و سرامیک‌ها ساخته می‌شوند. بهینه کردن عملکرد غشاها جهت بهبود فرایند جداسازی گاز یکی از اولویت‌های تحقیقاتی در این حوزه از علم به شمار می‌رود.

دکتر احمدرضا رئیسی هدف اصلی این پژوهش را ساخت غشای پلیمری جهت جداسازی گازهای دی‌اکسید کربن/نیتروژن و اکسیژن / نیتروژن عنوان کرد.

وی افزود: «استفاده از غشای نانوکامپوزیتی ساخته شده در این طرح جهت جداسازی گاز، موجب افزایش بازدهی فرایند و همچنین کاهش هزینه فرایند جداسازی گاز خواهد شد».

غشای ساخته‌شده در این طرح متشکل از پلی اترسلفون/پلی(اتر-بلوک-آمید) بوده است که ذرات زئولیت در مقیاس میکرو و نانو به ماتریس پلیمری افزوده شده است. افزوده شدن نانوذرات زئولیت بهبود عملکرد جداسازی گازی غشاء نسبت به حضور میکروذرات را در پی داشته است. در این غشاء، پلی‌اترسولفون نقش لایه نگه‌دارنده و پلی(اتر-بلوک-آمید) به‌عنوان لایه گزینشگر عمل می‌کند.

رئیسی در رابطه با مراحل ساخت این غشا گفت: «در مرحله اول مواد پلیمری و نانوذرات زئولیت هر یک به‌صورت جداگانه سنتز شدند. بدین‌صورت که نانوذرات زئولیت NaX از مواد با ترکیب هیدروکسید سدیم،/آلومینات سدیم/سیلیکا/ آب سنتز شد. همچنین لایه نگه‌دارنده پلی اترسولفون با استفاده از روش تغییر فاز و به‌وسیله غوطه‌وری و لایه گزینش‌گر پلی‌اتر بلوک آمید یک بار به‌صورت خالص و یک‌ بار حاوی نانوذرات زئولیت با روش تبخیر حلال سنتز شد. در ادامه غشا ساخته‌شده و عملکرد آن در جداسازی گازها مورد ارزیابی قرار گرفت».

بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، عملکرد گزینشگری غشا حاوی نانوذرات زئولیت جهت جداسازی گاز دی‌اکسید کربن/نیتروژن از 03/42 به 98 درصد و جداسازی اکسیژن/ نیتروژن از3/03 به 7/76 بهبود یافته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر احمدرضا رئیسی و دکتر عبدالرضا اروجعلیان، اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و کیومرث زرشناس، دانش‌آموخته مقطع کارشناسی این دانشگاه است.