ارتباط عبورپذيري و نفوذ گازهاي دي اكسيد كربن و متان با حجم آزاد كسري در غشاهاي آميزه اي پلي (اتر- قطعه- آميد) و كوپليمر پايه وينيل استات

Relationship of Permeation and Diffusion of Carbon Dioxide and Methane Gases with Fractional Free Volume in the Blend Membranes of Poly(ether-b-amide) and Vinyl Acetate- Based Copolymer

غشاهاي آميزه اي از پلي (اتر- قطعه- آميد) و كوپليمر وينيل استات/ دي بوتيل مالئات به روش ريخته گيري محلولي تهيه شدند. نتايج آزمون عبورپذيري گاز نشان داد كه افزايش مقدار كوپليمر وينيل استات/ دي بوتيل مالئات در آميزه پلي(اتر-قطعه-آميد) باعث افزايش انتخاب پذيري گاز دي اكسيد كربن (CO2) نسبت به گاز متان (CH4) در غشاهاي توليد شده تا دو برابر مقدار اوليه شد، در حالي كه عبورپذيري هر دو اين گازها نسبت به ماتريس اوليه كاهش يافت. با محاسبه مقادير نفوذپذيري و حلاليت گاز CO2 در غشاها، اين نتيجه حاصل شد كه كاهش عبورپذيري غشاء به دليل كاهش نفوذپذيري گاز از غشاي آميزه اي است. براي فهم بيشتر اين موضوع، مقدار حجم آزاد كسري (FFV) در ماتريس هر نمونه با استفاده از دو روش متفاوت، يك بار بدون توجه به گاز عبوري و بار دوم با در نظر گرفتن نوع گاز عبوري محاسبه و مشاهده شد كه با افزايش مقدار كوپليمر وينيل استات/ دي بوتيل مالئات در ماتريس، حجم آزاد ماتريس كاهش مي يابد. ارتباط ميان مقادير محاسبه شده حجم آزاد ماتريس با مقادير نفوذپذيري و عبورپذيري گازها به كمك روابط موجود براي پليمرها برقرار گرديد و مشاهده شد، داده هاي نفوذپذيري و عبورپذيري اندازه گيري شده از غشاها و مقادير محاسبه شده از FFV به خوبي در روابط مربوطه صدق مي كنند.

Blend membranes based on the poly(ether-b-amide) and vinyl acetate/ dibutyl maleate copolymer were prepared via solution casting. Results of the gas permeability test showed that the selectivity of carbon dioxide gas (CO2) relative to the methane (CH4) gas in the prepared membranes increases twofold while the permeability of these gases decreases by increasing amount of vinyl acetate/ dibutyl maleate copolymer. Diffusivity and solubility of CO2 in the membranes were calculated, and it was found that decrease in permeability is due to the decrease in the diffusivity of gases in the blend membranes. To further understand this issue, fractional free volumes (FFV) of the membranes were calculated by two different methods, one without and another with considering the permeated gas from membrane. It was observed that by increasing the amount of the vinyl acetate/ dibutyl maleate copolymer in the blend membranes, FFV decreases. By equations at hand for polymers, a relationship between the FFV of membranes and diffusivity and permeability of the gases was established, and a good correlation between them was found.