سنتز و شناسايي غشاي نانوكامپوزيت پلي(اتر-b-آميد) برپايه چارچوب‌هاي ايميدازولات زئوليتي عامل‌دارشده براي جداسازي گازهاي كربن دي‌اكسيد و متان

در اين مطالعه، غشاهاي دولايه ماتريس تركيبي بر پايه پلي(اتر-b-آميد) با نام تجاري Pebax همراه با نانوذرات ZIF-8 و(zeolitic imidazole framework8) با ساختار آلي فلزي به‌عنوان ذرات پراكنش يافته درون شبكه پليمري براي جداسازي دو گاز كربن دي‌اكسيد و متان ساخته شد. ذرات به ‌منظور بهبود سازگاري در شبكه پليمر به‌وسيله عامل اتصال‌دهنده 3-(آمينوپروپيل)تري‌اتوكسي‌سيلان (APTES) اصلاح شده و با فنون ميكروسكوپي الكتروني پويشي (SEM)، طيف‌سنجي زيرقرمز تبديل فوريه (FTIR)، پراش پرتو X (XRD) وآزمون BET (Brunauer-Emmett-Teller) شناسايي و بررسي شدند. زيرلايه نگه‌دارنده پلي‌اتر سولفون (PES) با روش ريخته‌گري محلول و جدايي فاز مرطوب ساخته شد. سپس روي آن، لايه گزينشي Pebax/ZIF-8 با روش جدايي فاز خشك ايجاد شد. براي مقايسه و بررسي اثر ذرات بر بهبود عملكرد جداسازي گازها، غشاهاي ماتريس تركيبي با درصد وزني متفاوت از ذرات پراكنش‌يافته ساخته شدند و تحت آزمايش تراوايي گازهاي كربن دي‌اكسيد و متان قرار گرفتند. وجود ذرات باعث افزايش تحرك زنجيرها و مقدار تراوايي گازها شد. به‌ طوري‌كه در مقدار بارگذاري %40 وزني از ذرات، مقدار تراوايي گاز كربن دي‌اكسيد به barrer 169 افزايش ‌يافت. با سيلان‌داركردن ذرات، خاصيت آب‌دوستي در غشاي ماتريس تركيبي ذره با Pebax بيشتر شد. تراكم زنجيرهاي پليمر با وجود ذرات ZIF-8 اصلاح‌شده در ماتريس پليمري، بدون تغيير چنداني در كاهش مقدار گزينش‌پذيري گاز كربن دي‌اكسيد، به علت تشديد پيوند ميان ذرات و پليمر، افزايش يافت و با ايجاد پيوند با سطح ذره به سازگاري بهتر ذره در شبكه پليمر منجر شد. با افزايش مقدار بارگذاري ذرات اصلاح‌نشده، گزينش‌پذيري غشا به‌شدت كاهش يافت. درحالي‌كه در غشاي ماتريس تركيبي با ذرات اصلاح‌شده، مقدار كاهش گزينش‌پذيري با سرعت كمتري انجام شد. همچنين، در آزمون مخلوط گازها، تراوايي هر دو گاز نسبت به حالت خالص افزايش يافت، به طوري كه در تركيب هم‌مولار گزينش‌پذيري به مقدار %34 كاهش يافت.