Gas permeation properties of poly (arlyene ether ketone) and its mixed matrix membranes with polypyrrole
Poliarileneterketon membranların ve polipirollü karışık yapılı membranlarının gaz geçirgenlik özellikleri
- Tez No: 143138
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE, PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Gaz ayırımı, Yoğun Homojen Membranlar, Karışık Yapılı Membran, Poliarileneterketon, İletken Polimerler, Gas Separation, Dense Homogeneous Membrane, Mixed Matrix Membrane, Poly(arylene ether ketone), Conductive Polymers
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Endüstriyel gaz ayırımı için kullanılan sentetik membranların kullanılma olasılığı, bu teknolojinin avatanjları olan verimli enerji tüketimi, uygulamadaki kolaylığı ve düşük maliyeti sayesinde ilgi gören bir konu halini almıştır. Fakat daha geniş kullanım alanına sahip olması için, membran teknolojisi yüksek geçirgenlik ve taşınım seçicilikleri açısından hala geliştirilmesi gereken bir tekniktir. İletken polimerler, yüksek gaz taşınım seçicilik özelliklerine sahip olmaları sebebiyle gaz ayırımı için yeni bir polimerik malzeme olarak ortaya çıkmıştır. Ancak düşük mekanik özellikleri yaygın kullanımını engellemektedir. Böyle bir problem ise araştırmacıları iletken polimerler ile yalıtkan polimerleri birlikte kullanarak karışık yapılı kompozit membranlar oluşturma fikrine götürmüştür. Grubumuz tarafından yapılan önceki çalışmalarda iletken polimer olarak polipirol seçilmiş, farklı hazırlama teknikleri geliştirilmiş ve membran uygulamaları için optimize edilmiştir. Yine iletken polimere mekanik açıdan destek sağlayan polikarbonat yalıtkan polimeri kullanılarak iletken kompozit membranlar oluşturulmuştur. Bu çalışmada ise farklı bir polimer matrisi olaran poliarileneterketon endüstride önem taşıyan fiziksel özellikleri ve sıcaklığa olan direnci nedeniyle tercih edilmiş ve kullanılmıştır. İlk olarak, bu polimerik materyalin gaz geçirgenliği özelliğini karakterize etmek amacıyla N2, CH4, Ar, H2, CO2 ve H2 gazlarının geçirgenlik ölçümleri 25 °C den 85°C kadar değişen sıcaklık aralığında yapılmıştır. Ölçümler laboratuar boyutunda bir deney düzeneğinde, sabit hacim-değişken basınç yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen geçirgenlik değerleriyle her gaza ait bu polimer matrisindeki geçirgenlik aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Hesaplanan sonuçlar değerlendirildiğinde birbirinden çok da farklı olmayan geçirgenlik aktivasyon enerjileri ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada aynı zamanda iletken bir polimer olan polipirol (PPy) ve yalıtkan bir polimer olan hekzafioropolibisfenol esaslı poliarileneterketondan (PAEK) karışık yapılı membranlar hazırlanmıştır. PPy ve PAEK çiftinin çalışabilir karışık yapılı membranlar oluşturduğu gözlemlenmiştir. İletken polimerin geçirgenliğe olan etkisi iki ayrı komposizyonda incelenmiş, saf PAEK membranları ile kıyaslandığında hem geçirgenlikte hem de seçiciklikte bazı gazlar için anlamlı artışlar saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
For the last two decades, the possibility of using synthetic membranes for industrial gas separations has attracted considerable interest since membrane separation technologies have the advantages of energy efficiency, simplicity and low cost. However, for wider commercial utilization there is still a need to develop membranes with higher permeant fluxes and higher transport selectivities. Conductive polymers, due to their high gas transport selectivities, give rise to a new class of polymeric materials for membrane based gas separation thoughpoor mechanical properties obstruct the applications for this purpose of use. This problem led researches to a new idea of combining the conducting polymers with insulating polymers forming mixed matrix composite membranes. In the previous studies in our group, polypyrrole was chosen as the conductive polymer, and different preparation techniques were tried and optimized for membrane application. As the insulating polymer, previously poly(bisphenol-A- carbonate) was used to support the conductive polymer filler in order to constitute a conductive composite membrane. For this study, as the polymer matrix, hexafluorobisphenol A based poly(arylene ether ketone) was targeted due to its physical properties and temperature resistance which can be important for industrial applications. First of all, permeabilities of N2, CH4, Ar, H2, CO2, and H2 were measured at varying temperatures ranging from 25°C to 85°C through a homogenous dense membrane of chosen polymeric material to characterize its intrinsic properties. Measurements were done using laboratory scale gas separation apparatus which makes use of a constant volume variable pressure technique. The permeability results were used for the calculations of permeation activation energies for each gas. These permeation activation energies were found to be differing slightly for each gas independently from the kinetic diameters of gases. In this study, mixed matrix membranes of conducting polymer, polypyrrole (PPy) and insulating polymer, hexafluorobisphenol A based poly(arylene ether ketone) (PAEK) were also prepared. It was observed that PAEK and PPy form a composite mixed matrix structure, which can function as permselective membrane. The effect of conducting polymer filler content was investigated with two different filler ratios. When comparing with the pure PAEK membranes, meaningful increases for both permeability and selectivity were obtained for some of the gases.
Benzer Tezler
- Preparation of pol (vinly chloride) blends: spect ruscopic, thermal, viscosimetric, mechanical and surface characterizations
Poli (Vinil klorür) karışımlarının hazırlanması: Spektroskopik, ısıl, viskonimetrik, mekanik ve yüzey karakterizasyonları
OKŞAN KARAL
Doktora
İngilizce
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN M. BAYSAL
- Yüksek performanslı poliimit ve dolgu malzemeleri takviyeli polimer türevlerinin sentezi, karakterizasyonu ve membran teknolojisindeki uygulamaları
Synthesis, characterization and membrane technology applications of high performance polyimides and their filler materials-reinforced polymer derivatives
MERVE BİÇEN
Doktora
Türkçe
2015
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR
- Metal organik yapılar ile kompozit membranlarının hazırlanması ve gaz ayırma performansının incelenmesi
Production and investigation of gas separation performance of composites membranes with metal organic framework
ÇİLER KOÇYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KAŞGÖZ
- Effect of molecular weight and D-lactic acid content of polylactide on its electrospinning behaviour
Polilaktik asidin moleküler ağırlığının ve D-laktik asit oranının elektroüretim davranışı üzerine etkisi
ECE GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR
- Yeni bir tarak tipi PCL-g-PEG graft kopolimer sentezi ve enzimatik yakıt hücresinde kullanılması
Synthesis of a novel comb type PCL-g-PEG graft copolymer and its usage in enzymatic fuel cell
TİMUR ŞANAL