Polimerik nanokompozit membranların hazırlanması ve CO2/CH4 ayırma performanslarının incelenmesi
Preparation of nanocomposite membranes and investigation of their CO2/CH4 separation performances
Yazar: DİLEK DALGAKIRAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SENNUR DENİZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Gaz ayrıştırma = Gas seperation ; Gaz geçirgenliği = Gas permeability ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Membranlar = Membranes ; Polimerler = Polymers

Özet:
Son yıllarda, polimerik membranların gaz ayırma işlemlerinde kullanımı için endüstriyel uygulamalar hızla yaygınlaşmaktadır. Gaz ayırma proseslerinde kullanmak amacıyla yeni kompozit membranlar geliştirilerek seçici geçirgenlik özellikleri arttırılmaya çalışılmaktadır.Bu çalışmada, farklı matrislerle hazırlanan polimerik membranların morfolojisi ve gaz ayırma özellikleri incelenmiştir. Bunun yanında, gaz ayırma özelliklerini geliştirmek amacıyla Poli(etilen glikol) (PEG) ve silika nanopartikülleri poli(eterimid) (PEI) ve poli(fenilsülfon) (PPSf) polimer matrislerine eklenmiştir. Hazırlanan PEI/Silika, PEI/PEG, PEI/PEG/Silika, PPSf/Silika, PPSf/PEG ve PPSf/PEG/Silika kompozit membranların gaz ayırma özellikleri ve morfolojik yapısı saf PEI ve PPSf membranlar ile karşılaştırılmıştır.Elde edilen membranların karakterizasyonu için Fourier Transform Infrared Spektrofotometre (FTIR) ile spektroskopik analizleri yapılarak hazırlanma sürecindeki değişimler gözlenmiştir. Saf membranların, PEG ve silika nano partikülleri katılarak hazırlanan nanokompozit membranların morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Membranların ısıl davranışları ısıl gravimetrik analiz (TGA) ile belirlenmiştir.Hazırlanan membranların gaz geçirgenlikleri CH4 ve CO2 gazları için ölçülmüştür ve CO2/CH4 seçicilikleri belirlenmiştir.

Abstract:
In recent years, industrial applications have developed for seperation process with polymeric membrane. The studies about polymeric membranes main aim is to increase permeabilites and selectivities of polimers for using gas separation.In this study, the morphology and gas seperation properties of the membrane which prepared with different matrices were investigated. In addition, silica nano particules and poly(ethylene glycol) (PEG) were added to poly(etherimide) (PEI) and poly(phenlysulfone) (PPSf) membrane matrices for developing gas separation properties. Gas separation datas and morphologies of PEI/Silica, PEI/PEG, PEI/PEG/Silica, PPSf/Silica, PPSf/PEG and PPSf/PEG/Silica nano composite membranes were compared with the data of pure PEI and PPSf membranes.Changing in preparation process of the mebranes were indicated by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR).The morphology of pure membranes and silica nanoparticles and PEG in different matrices was observed by scanning electronmicroscopy (SEM). Thermal characters of membranes and the mass fractions of the materials in the membranes were determined by thermogravimetryic analyse (TGA).CO2 and CH4 gas permeabilities of prepared nanocomposite membranes were measured. CO2/CH4 selectivities of these membranes were indicated.