بررسي تجربي فرآيند ساخت غشا كربني بر روي پايه‌هاي سراميكي با استفاده از رزين فنلي به عنوان ماده پيشتاز

An Experimental Investigations into Preparation of Carbon Membrane Based on Porous Ceramic Supports and Phenolic Resin as a Precursor

در اين پژوهش، نمونه‌هايي از غشا هاي كربني پايه‌دار با استفاده از رزين فنلي به عنوان ماده پيشتاز تهيه شد و اثر شرايط پوشش‌دهي شامل نوع حلال، غلظت حلال و روش پوشش‌دهي بر چگونگي تشكيل يك لايه بي‌نقص از رزين بر روي پايه، مورد بررسي قرار گرفت. همچنين اين لايه، تحت عمليات كربنيزه شدن قرار گرفت تا تبديل به غشا كربني شود. به منظور بررسي اثر نوع پايه، دو نوع پايه با جنس و ساختار تخلخل متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد كه تنها عامل تاثيرگذار بر بي‌نقص بودن لايه رزين، غلظت محلول رزين است. غلظت بالاي محلول رزين قادر است لايه‌اي كامل بر روي سطح پايه متخلخل تشكيل دهد. ليكن اين نمونه‌ها، در حين كربنيزه شدن تخريب مي‌شوند و غشا به دليل ضخامت بالاي لايه رزين، دچار ترك خوردگي مي‌شود. آزمايش‌هاي مشابه كه با پايه‌هايي با ابعاد كوچك‌تر حفرات انجام شد، نيز نتايج يكساني را به دنبال داشت. با تكرار عمليات لايه نشاني، مي‌توان به لايه‌هايي از رزين دست يافت كه به طور كامل سطح حفرات را پوشش مي‌دهند. متاسفانه اين لايه‌ها نيز پس از عمليات كربنيزه شدن، دچار ترك خوردگي مي‌شوند و غشا حاصل، تراوايي زياد و انتخاب‌گري بسيار كم براي جداسازي گازها نشان مي‌دهد.

In this paper, some samples of supported carbon membranes are prepared with phenolic resin as a precursor. The effects of coating conditions including solvent type, resin concentration, and coating method on the preparation of a defect-free resin layer on the support surface are investigated. This layer is faced to carbonization operation to be converted to the carbon layer. To study the effect of support, two different supports with different materials and porosity are used. The results show that only resin concentration affects the preparation of the defect-free layer. A high concentration of resin can produce a complete layer on the surface of the support. But this layer is destroyed during carbonization and some cracks appear on the surface of the membrane due to the high thickness of resin layer. Similar experiments with supports having pores with smaller diameters show similar results. By repeating the coating-carbonization cycle, producing the complete resin layer is possible; but, this layer is also destroyed during carbonization and the produced membrane shows a little selectivity for gas separation.