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 تأیید 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.