مطالعه انتقال جرم در تماس دهنده های غشایی برای جداسازی گاز دی اکسید کربن توسط جاذب آمینی

با توجه به اثرات منفی انتشار دی اکسید کربن در محیط زیست، توسعه فناوری های کارآمد برای حذف دی اکسید کربن مانند تماس دهنده غشایی با استفاده از جاذب آمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، غشاهای پلی سولفونی تخت و متخلخل با استفاده از فرآیند وارونگی فازی سنتز گردیدند. در سنتز این غشاها، پلی وینیل پیرولیدون به عنوان افزودنی به محلول پلیمری اضافه شده است. همچنین غلظت های متفاوت پلیمر در سنتز غشاها در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی ساختار غشاهای سنتز شده از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و اندازه گیری زاویه تماس استفاده شده است. آزمایش های جذب فیزیکی با استفاده از جاذب آب دیونیزه و جذب شیمیایی توسط جاذب های آمینی مونواتانول آمین و دی اتانول آمین در تماس¬دهنده انجام گردیدند. نتایج شکل شناسی غشاها مشخص نمود غشای پلی سولفونی دارای افزودنی پلی وینیل پیرولیدون، دارای ساختار انگشتی مانند و غشای بدون افزودنی دارای ساختار ریزحفره می باشند. نتایج آنالیزهای مختلف انجام شده حاکی از آنست که با افزودن پلی وینیل پیرولیدون، زبری سطح و تخلخل غشا افزایش یافته و آبگریزی تغییر چندانی ننموده است. این خواص مناسب باعث بهبود عملکرد جذب دی اکسید کربن غشای دارای افزودنی نسبت به غشای بدون افزودنی شده است به¬طوری¬که در دبی 12 میلی¬لیتر بر دقیقه با استفاده از آب دیونیزه، شار جذب دی¬اکسید کربن غشای دارای افزودنی 2/46 برابر شار جذب دی¬اکسید کربن غشای بدون افزودنی می¬باشد. همچنین نتایج ارزیابی غشاهای سنتز شده با غلظت های متفاوت پلیمر نشان می دهد با کاهش غلظت پلیمر در محلول پلیمری، زبری سطح، تخلخل، اندازه حفرات و آبگریزی غشا افزایش یافته و باعث بهبود عملکرد غشا می گردد. در این تست، با استفاده از آب دیونیزه در دبی 9/7 میلی لیتر بر دقیقه مشاهده گردید شار جذب دی اکسید کربن غشای پلی سولفونی 16 درصد نسبت به شار جذب دی اکسید کربن غشای پلی سولفونی 18 درصد، 117 درصد افزایش یافته است. تاثیر پارامترهای دبی فاز گاز، دبی فاز مایع، غلظت جاذب و نوع جاذب در آزمایش های جذب دی اکسید کربن بررسی شده است. با افزایش دبی فاز مایع حین استفاده از آب دیونیزه و جاذب های آمینی، میزان انتقال جرم دی اکسید کربن افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد با استفاده از مخلوط گازی نیتروژن و دی اکسید کربن و جاذب آمینی در تماس دهنده غشایی، با افزایش دبی فاز گاز، شار جذب دی اکسید کربن افزایش یافته است. علاوه بر این، افزایش غلظت جاذب نیز باعث افزایش شار جذب شیمیایی دی اکسید کربن شده است. در نهایت، مقاومت های انتقال جرم در هر دو حالت بررسی شده و سهم هر یک از آن ها در مقاومت کلی انتقال جرم محاسبه شده است.