۱۰۷۰

۱۷۵۰

۳۹۷

۱۱۲

۱۱۴

A

۰٫۶۴۳

۰٫۸۶۰

۰٫۸۳۹

۰٫۹۱۴

۰٫۹۶۷

B

۶۵

۱۰۵

۱۰۴

۱۰۴

۱۰۵

تعداد پلیمرهای آزمایش شده

نتایج بسیاری از محققان نشان میدهد که افزودن نانو پرکننده های MOFs به ماتریس پلیمری در ساخت MMMs تا بخشی از پلیمر متاثر از حضور نانو ذرات MOFs دچار تغییر شود ؛ در واقع در این ناحیه از پلیمر FFV نسبت به دیگر قسمت های پلیمر افزایش میابد. بسته بندی پلیمری در این ناحیه شل تر یا بازتر از پلیمر اولیه میشود ؛ میتوان گفت این پدیده مقابل پدیده سفت شدن یا فشرده شدن پلیمر هنگام افزودن میکرو ذرات معدنی تراوا مانند زئولیت و CMC به پلیمر در MMMs میباشد .
نفیسی و هاگ [۵۴] نشان دادند که افزودن ذرات ZIF-8 به پلیمر موجب کاهش چگالی پلیمر و در نتیجه افزایش FFV آن میشود؛ با افزایش میزان بارگذاری ذرات چگالی پلیمر کاهش وFFV افزایش یافت که این افزایش FFV موجب افزایش تراوایی گازهای مختلف گردید.با این وجود با توجه به تراوایی بیشتر گازها در فاز پراکنده نسبت به فاز پیوسته این پرسش مطرح میشود که افزایش تراوا مربوط به تراوایی بیشتر فاز پراکنده است یا افزایش FFV نسبت به پلیمر اولیه و یا هر دو مورد .جاپیپ و همکاران[۵۵] نشان دادند که افزایش FFV تاثیر بسیار زیادی بر عملکرد تراوایی MMMs پرشده با نانوZIF-71 دارد . افزایش در FFV پلیمر تاثیر بیشتری نسبت به افزودن نانو ذرات ZIF-71 بر عملکرد تراوایی غشاها دارد .جزفین و همکاران نیز تایید کردند که افزایش تراوایی با افزایش بارگذاری ذرات(تا ۴۰% وزنی) در MMMs به علت اختلال در بسته بندی پلیمر و افزایش حجم آزاد بخشی از پلیمر میباشد . علاوه بر موارد ذکر شده محققان دیگری نیز نشان دادند افزودن نانوذرات MOFs به پلیمر باعث افزایش حجم آزاد بخشی از آن و افزایش فاصله بین زنجیرهای پلیمری میشود .[۵۸, ۵۹, ۶۱, ۶۴, ۶۷, ۷۴]
بنابراین در بین بسیاری از محققان این موضوع به رسمیت شناخته شده است که افزودن نانو ذرات معدنی تراوا و به ویژه MOFs میتواند با اختلال در زنجیر پلیمری حجم آزاد در دسترس آن را افزایش دهد .این نوع اختلال در NCPMs نیز هنگام افزودن نانوذرات ناتراوا مانند TiO2 و سیلیس نیز دیده میشود .

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

مدل های تراوش برای غشاهای ماتریس آمیخته شامل پرکننده های معدنی تراوا
کسین[۶۱] و شول[۶۲] [۸۰] عملکرد تراوایی MMMs پر شده با نانو MOFs بررسی کردند ؛ آن ها با بهره گرفتن از مدل های مکسول و بروگمن تراوایی را برای سیستم Matrimid®/IRMOF-1 پیش بینی کردند که برای محاسبه تراوایی در IRMOF-1 از روش مدل سازی اتمی استفاده کردند . آن ها گزارش کردند که مدل مکسول در توافق خوبی با داده های تجربی قرار دارد و از این مدل برای پیش بینی تراوایی درون چند MOFs جدید استفاده کردند . در ادامه اروکار[۶۳] و کسین[۸۵] از مدل های مکسول ، مکسول اصلاح شده ، بروگمن ، لوییس نلسن ، پال ، فلسک و فلسک اصلاح شده برای پیش بینی تراوایی استفاده کردند و نتایج بدست آمده را با داده های تجربی دو سیستم متفاوت Matrimid®/IRMOF-1 و Matrimid®/CuBTC مقایسه کردند و گزارش کردند که بهترین عملکرد در بین مدل های مورفولوژی ایده آل مربوط به مدل مکسول و در بین مورفولوژی غیر ادیده آل فلسک اصلاح شده است ؛ البته آن ها غیر ایده آل بودن مورفولوژی را همانند میکرو ذرات تراوا در نظر گرفته و پدیده سفت یا فشرده شدن بخشی از پلیمر را بررسی کردند که این در تضاد با نتایج بسیاری از محققان است[۵۸, ۵۹, ۶۱, ۶۴, ۶۷, ۷۴]
ایلماز[۶۴] و کسین [۸۶] با توجه به نتایج بدست آورده از پژوهش پیشین از دو مدل فلسک و اصلاح شده و مکسول با توجه به عملکرد بالاتر آن ها برای پیش بینی تراوایی گازهای و در دو سیستم متفاوت شامل پرکننده های ZIF-8 و ZIF-90 استفاده کردند و بر خلاف پژوهش پیشین مشاهده کردند مدل فلسک اصلاح شده عملکرد بسیار ضعیفی بودو دارای میانگین انحراف بسیار بالایی بود ؛ این در حالی است که در کار قبلی آن ها مدل فلسک اصلاح شده برای گازهای و به ترتیب دارای میانگین انحراف از معیار مطلق ۸٫۳۷ و ۱۳٫۶۰ و برای مدل مکسول به ترتیب ۳۴٫۱۵ و ۴۸٫۰۷ بود . [۸۵] ایلماز و کسین [۸۷]در پژوهش دیگری و در ادامه کار قبلی برای مدلاسیون مولکولی MMMs پر شده با نانو MOFs و ZIFs برای جداسارزی از غشاهای ماتریس آمیخته پرشده با IRMOF-1 ، CuBTC ، ZIF-8 و ZIF-90 استفاده کردند . آن ها با توجه به نتایج به دست آمده مقاله پیشین خود [۸۶] که در آن مدل مکسول عملکرد بهتری داشت از مدل مکسول ف مکسول اصلاح شده و مکسول گسترش یافته استفاده کردند . نتایج آن ها نشان میدهد مدل مکسول اصلاح شده عملکرد بهتری نسبت به دو مدل دیگر داشت . بین نتایج بدست آمده برای پیش بینی تراوایی در MMMs پر شده با نانو MOFs تفاوت و گاهی تضاد دیده میشود ؛ این تفاوت میتواند نشان دهد که تحقیقات انجام پذیرفته تا کنون هیچ یک نتواسته است مدل جامع و کاملی را ارائه دهد تا بتواند تراوایی را به گونه صحیحی پیش بینی کند این در حالی است که علاوه بر این افزایش حجم آزاد پلیمر نیز تا کنون توسط هیچ محققی در پیش بینی تراوایی پذیری در MMMs پر شده با نانو MOFs دیده نمیشود .
در این کار ما در ابتدا با بهره گرفتن از مدل های تماس ایده آل یعنی مکسول ، بروگمن لوییس نلسن و پال به پیش بینی تراوایی در ۴ سیستم متفاوت MMMs پر شده با نانو MOFs میپردازیم سپس پس از بررسی نقش لایه میانی و پدیده افزایش حجم آزاد پلیمر ، با بهره گرفتن از مدل های تماس غیر ایده آل یعنی مکسول اصلاح شده ، بروگمن اصلاح شده ، فلسک و فلسک اصلاح شده تراوایی را مدل میکنیم در ادامه با بهره گیری از تئوری فوجیتا روش جدیدی را برای محاسبه تراوایی در لایه میانی ارائه کرده و با بهره گرفتن از این روش یک بار دیگر تراوایی را با بهره گرفتن از مدل فلسک بدست می آوریم.
فصل سوم
روش پژوهش
کلیات روش پژوهش
در این پژوهش با مطالعه ۹ سیستم متفاوت که شامل ۱۵۴ نقطه داده میشود به بررسی این نوع پرکننده ها و تعامل آن با ماتریس پلیمری به بررسی نواقص سطحی ایجاد شده اطراف این ذرات و خواص انتقال گاز از این لایه میپردازیم و در ادامه با دانش به این موضوع به پیش بینی تراوایی در MMMs پر شده با نانوذرات معدنی تراوا در ۴ سیستم متفاوت که شامل ۹۴ نقطه داده است میپردازیم.

شماره

رفتار

سیستم غشا

گاز

بارگذاری ذرات

منبع

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...