عنوان

بهبود عملکرد غشاهای ماتریس مخلوط پلی وینیل کلراید و چهارچوب فلز-آلی آغشته به مایعات یونی کولین-آمینو اسیدها برای جداسازی گازهای CO2/N2

Number

پ۲۹۲۸۶

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بهبود عملکرد غشاهای ماتریس مخلوط پلی وینیل کلراید و چهارچوب فلز-آلی آغشته به مایعات یونی کولین-آمینو اسیدها برای جداسازی گازهای CO2/N2

First Statement of Responsibility

علیرضا فاتحی ملایوسف

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۲

Specific Material Designation and Extent of Item

۷۵ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی

Date of degree

۱۴۰۲/۰۶/۱۳

Text of Note

در سال‌های اخیر، جداسازی غشایی به‌عنوان فناوري نوین در جداسازی گازها به کار گرفته‌ شده است. از میان انواع غشاها، غشاهای زمینه مخلوط حاوی پلیمر و چارچوب‌های فلزی-آلی (MOFs) به دلیل توانایی مناسب در جداسازی گازهای قطبی از غیر قطبی، خاصیت ارتجاعی مکانیکی، فرآیند پذیری آسان و هزینه کم توجه زیادی را به‌ویژه در دو دهه گذشته به خود جلب کرده است. چارچوب‌های فلزی-آلی دسته‌ جدیدی از مواد نانو متخلخل به¬شمار می‌روند که به‌دلیل دارا بودن حفرات با اندازه بزرگ، سطح ویژه بالا و جذب انتخاب‌پذیر مولکول‌های کوچک به‌طور گسترده‌ در ذخیره و جداسازی گازها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همين دليل توسعه و مطالعه بر روي مواد متخلخل جديد در جهت بهبود ذخیره‌سازی گاز به‌شدت افزايش يافته است. انعطاف‌پذیری خوشه فلزی و ترکیب لیگاند آلی موجب شده MOF خواص منحصربه‌فردی را ارائه دهند. بنابراین، یک استراتژی که اخیراً در تهیه جاذب‌های کربنی مورد استفاده قرار گرفته است، ساخت جاذب‌هایی با میکروحفرات بیشتر و گروه‌های نیتروژنی بیشتر است. مایعات یونی (ILs) به علت دارا بودن خواص منحصربه‌فرد از قبیل غیر فرار و غیر قابل اشتعال بودن، داشتن پایداری حرارتی بالا، قابلیت انحلال گاز دی‌اکسید کربن و قابلیت گزینش پذیری گاز دی‌اکسید کربن در یک مخلوط گازی، به‌عنوان جاذب سبز در نظر گرفته شده‌اند. بنابراین مایعات یونی حلال‌های مناسبی براي جداسازی گاز دی‌اکسید کربن از گازهای حاصل از سوختن به نظر می‌رسند. مایعات یونی آمینو اسید دسته جدیدی از مایعات یونی با عملکرد آمین هستند که به دلیل ماهیت بیولوژیکی نسبت به بیشتر اسیدهای آمینه خالص، مشتقات اتانول آمین و نمک‌های اسید آمینه دارای میزان تراوایی و گزینش پذیری CO2 بالاتری هستند. بدین ترتیب، به نظر می‌رسد الحاق ILs به MOF یک رویکرد جدید جالب برای به دست آوردن مواد جاذب با میل ترکیبی و گزینش پذیری CO2 بالا باشد. لذا در این مطالعه ، غشاهای زمینه مخلوط حاوی پلیمر و چارچوب‌های فلز-آلی عامل دار شده با آمین را سنتز کرده و جهت بررسی ساختاری، میزان بلورینگی و خواص حرارتی غشاهای زمینه مخلوط از میکروسکوپ الکتروني روبشی (FE-SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDX)، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، آنالیز BET برای اندازه‌گیری مساحت ویژه غشاء، آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) استفاده شد. اثر عواملی همچون دما، گروه‌های عاملی آمین دار روی میزان نفوذپذیری گازهای CO2 و N2 در این غشاها بررسی شد. در دمای 15/298 کلوین و فشار 3 بار میزان نفوذپذیری غشای کامپوزیتی پلیمر/MOF و غشای کامپوزیتی پلیمر/MOF/IL نسبت به غشای خالص پلیمری به ترتیب 186٪ و 296٪ برای گاز CO2 افزایش یافت. میزان نفوذپذیری میزان برای بررسی عملکرد جداسازی، گزینش پذیری CO2/N2 و آنتالپی مورد بررسی قرار گرفت.

Text of Note

Abstract: In recent years, membrane separation has been used as a new technology in gas separation. Among the types of membranes, mixed matrix membranes containing polymer and metal-organic frameworks (MOFs) have attracted much attention, especially in the last two decades, due to their suitable ability to separate polar from non-polar gases, mechanical elasticity, easy processability. Metal-organic frameworks are a new class of nanoporous materials that are widely used in gas storage and separation due to having large-sized pores, high specific surface area, and selective absorption of small molecules. For this reason, the development and study of new porous materials to improve gas storage has been greatly increased. The flexibility of the metal cluster and the combination of organic ligands have made MOFs offer unique properties. Therefore, a strategy that has recently been used in the preparation of carbon adsorbents is to make adsorbents with more micropores and more nitrogen groups. Ionic liquids (ILs) have been considered green adsorbents due to their unique properties such as being non-volatile and non-flammable, having high thermal stability, the ability to dissolve carbon dioxide gas, and the selectivity of carbon dioxide gas in a gas mixture. Therefore, ionic liquids seem to be suitable solvents for separating carbon dioxide gas from combustion gases. Amino acid ionic liquids are a new class of ionic liquids with amine functionality, which have higher CO2 permeability and selectivity than most pure amino acids, ethanolamine derivatives, and amino acid salts due to their biological nature. Thus, the incorporation of ILs into MOF seems to be an interesting new approach to obtaining adsorbents with high CO2 affinity and selectivity. Therefore, in this study, mixed matrix membranes containing polymer and metal-organic frameworks functionalized with amine were synthesized. To investigate the structure, degree of crystallinity and thermal properties of mixed matrix membranes from scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray energy diffraction spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), BET analysis to measure the specific area of the membrane, Thermogravimetric analysis (TGA) was used. The effect of factors such as temperature, amine-containing functional groups on the permeability of CO2 and N2 gases in these membranes was investigated. At a temperature of 298.15 K and a pressure of 3 bar, the permeability of the polymer/MOF composite membrane and the polymer/MOF/IL composite membrane increased by 186% and 296%, respectively, for CO2 gas compared to the pure polymer membrane. The permeability rate was investigated to check the separation performance, CO2/N2 selectivity, and enthalpy.

Variant Title

Improving the performance of mixed-matrix membranes polyvinyl chloride and metal-organic frameworks impregnated with choline - amino acid ionic liquids for the separation of CO2/N2

Entry Element

‏فاتحی ملایوسف‏،

Part of Name Other than Entry Element

علیرضا ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏مهرداد‏،

Entry Element

نورانی،

Part of Name Other than Entry Element

عباس ‏

Part of Name Other than Entry Element

نرمین ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز