بررسی اثر دما در ساخت غشاء مرکب با رشد نانوذره‌های چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8 به روش نهشت بخار شیمیایی

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 4، دوره 16، شماره 3، آذر 1401، صفحه 37-46   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1937099.1967

نویسندگان

حسین حسن نیا گلسفید¹؛ امید علیزاده^{* 2}؛ فاطره درستی²

¹دانشجو دکتری گروه شیمی و مهندسی شیمی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.

²استادیار گروه شیمی و مهندسی شیمی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.

چکیده

در این پژوهش، غشاهای پلی­اتر­ایمید با روش وارونگی فاز خشک/تر با غیرحلال آب ساخته شدند. اثر دمای صفحه فیلم­کشی بر ساختار غشاء و مقدار جداسازی کربن دی­اکسید از متان بررسی شد. سپس، روی غشاء با بالاترین تراوایی کربن دی­اکسید، بلور چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8 با روش نهشت بخار شیمیایی بین کمپلکس­های روی و بخار 2-متیل ایمیدازول تولید شد و غشاء مرکب به­دست آمد. اثر دمای نهشت بر تشکیل چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8، ریخت غشاء مرکب و مقدار جداسازی کربن      دی­اکسید از متان بررسی شد. نتیجه­ها نشان داد، افزایش دمای صفحه فیلم­کشی موجب افزایش تراوایی کربن دی­اکسید، ایجاد ساختار انگشتی، کاهش ضخامت لایه گزینش­پذیر و قطر حفره­های متخلخل سطحی غشاء پلی­اتر­ایمید شد. ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی غشاهای بسپار و مرکب تولیدشده با روش­های شناسایی مواد مشخص شدند. تصاویر به­دست­آمده از میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتو ایکس نشان داد چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8 بر سطح گزینش­پذیر غشاء پلی­اتر­ایمید در °C50 به خوبی رشد کرده است. غشاهای مرکبی که سطح گزینش­پذیر آن­ها (چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8) از روش نهشت بخار شیمیایی اتمسفری در دماهای 40، 50 و °C 70 ساخته شدند، نسبت به غشاء پلی­اتر­ایمید بین 2۱ تا 78 درصد گزینش­پذیری بیشتری داشتند. گزینش­پذیری و تراوایی گاز کربن دی­اکسید و متان غشایی که دمای نهشت بخار شیمیایی آن °C 100 بود به شدت کاهش یافت. با افزایش دما به °C 130 ساختار غشاء بسپار تخریب شد.

کلیدواژه‌ها

نهشت بخار شیمیایی؛ پلی‌اتر‌ایمید؛ چارچوب زئولیتی ایمیدازول-8؛ کربن دی‌اکسید

مراجع

[1] Ahmad, A.L.; Olatunji, S.Y.; Jawad, Z.A.; J. Phy. Sci. 28, 201-213, 2017.

[2] Ren, J.; Zhou, J.; Deng, M.; Sep. Purif. Technol. 74, 119-129, 2010.

[3] Barankova, E.; PhD Thesis, King Abdullah University of Science and Technology, 2017.

[4] Dai, Y.; Johnson, J.R.; Karvan, O.; Sholl, D.S.; Koros, W.J.; J. Membr. Sci. 401-402, 76-82, 2012.

[5] Eiras, D.; Labreche, Y.; Pessan, L.A.; Mater. Res. 19, 220-228, 2016.

[6] Vega, J.; Andrio, A.; Lemus, A.A.; Diaz, J.A.I.; del Castillo, L.F.; Gavara, R.; Compan, V.; Sep. Purif. Technol. 212, 474-482, 2019.

[7] Li, W.; Su, P.; Li, Zh.; Xu, Z.; Wang, F.; Ou, H.; Zhang, J.; Zhang, G.; Zeng, E.; Nat. Commun. 8, 406-414, 2017.

[8] Fauzan, N.A.B.; Mannan, H.A.; Nasir, R.; Mohshim, D.F.B.; Mukhtar, H.; Chem. Eng. Technol. 42, 1-14, 2019.

[9] Kim, S.-G.; Lee, K.-H.; Curr. Appl. Phys. 9, e51-e55, 2009.

[10] Su, P.; Li, W.; Zhang, C.; Meng, Q.; Shen, Ch.; Zhang, G.; J. Mater. Chem. A 3, 20345-20351, 2015.

[11] Dorosti, F.; Alizadehdakhel, A.; Chem. Eng. Res. Des. 136, 119-128, 2018.

[12] Ali, A.S.M.; Fadl, E.A.; Soliman, M.M.; Kandil, Sh.H.; Desalin. Water Treat. 174, 63-70, 2020.

[13] Zadhoush, A.; Hosseini, S.S.; Mousavi, S.M.; Iran J. Polym. Sci. Technol. 28, 351-371, 2015.

[14] Stassen, I.; Styles, M.; Grenci, G.; Gorp, H.V.; Vanderlinden, W.; Feyter, S.D.; Falcaro, P.; Vos, D.D.; Vereecken, Ph.; Ameloot, R.; Nat. Mater. 15, 304-310, 2015.

[15] Tsai, Ch.-W.; Langner, E.H.G.; Microporous Mesoporous Mater. 221, 8-13, 2016.

[16] Larasati, Z.S.; Wijiyanti, R.; Karim, Z.A.; Ismail, A.F.; Widiastuti, N.; IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 546, 042020, 2019.

[17] Ma, Y.Y.; Liu, M.; Wang, J.T.; Zhu, B.; Li, Y.F.; Chinese J. Polym. Sci. 39, 355–364, 2020.

[18] Beh, J.J.; Lim, J.K.; Ng, E.P.; Ooi, B.S.; Mater. Chem. Phys. 216, 393-401, 2018.

[19] Isaeva, V.I.; Barkova, M.I.; Kustov, L.M.; Syrtsova, D.A., Efimova, E.A., Teplyakov, V.V.; J. Mater. Chem. A 3, 7469-7476, 2015.

[20] Cacho-Bailo, F.; Seoane, B.; Téllez, C.; Coronas, J.; J. Membr. Sci. 464, 119-126, 2014.

[21] Vu, D.Q.; Koros, W.J.; Miller, S.J.; J. Membr. Sci. 211, 311-334, 2003.