جداسازی کربن دی اکسید- نیتروژن با استفاده از غشاهای نانوکامپوزیتی اتیلن پروپیلن دی ان مونومر- نانولوله های کربن چنددیواره

در این پژوهش، غشای نانوکامپوزیتی اتیلن پروپیلن دی ان مونومر- نانولوله های کربن چنددیواره (EPDM/MWCNT) به روش ریخته گری محلول، تبخیر حلال و شبکه ای کردن پلیمر ساخته شد و برای جداسازی گازهای کربن دی اکسید و نیتروژن به کار گرفته شد. بدین منظور، از نانولوله های کربن چنددیواره خالص و عامل دارشده استفاده شد. اثر افزودن مقادیر مختلف (0 تا %4 وزنی) از نانولوله های خالص و عامل دار بر عملکرد غشای نانوکامپوزیتی بررسی شد. از آزمون های طیف سنجی زیرقرمز (FTIR) و میکروسکوپی الکترونی پویشی گسیل میدانی (FESEM) برای ارزیابی ساختار و شکل شناسی نانولوله ها و غشا استفاده شد. وجود گروه های عاملی کربوکسیلیک اسید با مقایسه طیف های FTIR حاصل از نانولوله های خالص و عامل دار تایید شد. تصاویر FESEM غشاهای نانوکامپوزیتی، پراکنش مناسب نانولوله های خالص در غلظت کم و کلوخه شدن نانولوله ها در ماتریس EPDM را برای غلظت های بیش از %1 وزنی نشان می دهد. افزودن نانولوله های کربن چنددیواره، خواص مکانیکی غشا شامل استحکام کششی، مدول یانگ و ازدیاد طول تا پارگی را به مقدار قابل توجهی بهبود بخشید. با افزایش مقدار نانولوله های کربن تا %75/0 وزنی، تراوایی گازهای کربن دی اکسید و نیتروژن و گزینش پذیری کربن دی اکسید- نیتروژن افزایش یافت. در مقادیر بیشتر، همراه با افزایش تراوایی، به دلیل افزایش کلوخه شدن نانولوله ها گزینش پذیری کاهش یافت. افزون بر این، عامل دارکردن باعث بهبود پراکنش نانولوله ها، خواص مکانیکی و عملکرد جداسازی غشای نانوکامپوزیتی شد. به طوری که با عامل دارکردن نانولوله ها، تراوایی کربن دی اکسید و گزینش پذیری کربن دی اکسید- نیتروژن در غشای بهینه (%75/0 وزنی از نانولوله کربن عامل دار) به ترتیب از Barrer 95/37 و 03/18 به Barrer 57/57 و 43/23 افزایش یافت. در دمای محیط با ازدیاد فشار، تراوایی هر دو گاز در غشای نانوکامپوزیتی افزایش یافت، در حالی که گزینش پذیری تغییر قابل توجهی نداشت.