Geri Dön

6fda-dam poliimid membranların co2 ayırma özellikleri üzerine ısıl işlem sıcaklığı ve kalıntı çözücü etkisi

The effect of annealing temperature and residual solvent on co2 separation properties of 6fda-dam polyimide membranes

  1. Tez No: 315337
  2. Yazar: DUYGU KAHRAMAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. Ş. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 129

Özet

Bu çalışmada, farklı çözücü ortamlarında hazırlanan 6FDA-DAM membranlarının CO2/CH4 ve CO2/N2 ayırma özellikleri üzerine ısıl işlem sıcaklığı ve kalıntı çözücü etkisi incelenmiştir. 6FDA-DAM poliimidinin, n-metilpirolidon (NMP), dimetilformamid (DMF) ve tetrahidrofuran (THF) ortamında hazırlanan çözeltilerinden döküm-evaporasyon yöntemiyle hazırlanan filmlere çözücünün kaynama noktasının altında, üstünde ve poliimidin camsı geçiş sıcaklığına (Tg) yakın sıcaklıkta ısıl işlem uygulanarak matrisinde farklı miktarda çözücü içeren membranlar elde edilmiştir. Termogravimetrik analiz (TGA) ölçümlerinde kullanılan çözücünün kaynama noktasından daha düşük sıcaklıkta ısıl işlem gören membranlarda önemli miktarda çözücü kaldığı tespit edilmiştir. Membranlardaki kalıntı çözücü, plastizasyona neden olarak, membranların geçirgenliklerini arttırıcı etki yapmıştır. Uygulanan ısıl işlem sıcaklığı arttıkça geçirgenlikler azalmıştır. Kalıntı çözücü miktarının kritik değerin altına indiği membranlarda ise kalıntı çözücü etkisinin plastizasyondan antiplastizasyon davranımına değişim gösterdiği tespit edilmiştir. NMP ile hazırlanan membranlarda karşılaşılan antiplastizasyon etkisi sadece CO2 geçirgenliğine etki ederken, DMF ile hazırlanan membranlarda etki CO2'nin yanında N2 geçirgenliğinde de artışa neden olmuştur. Poliimidin Tg'sine yakın sıcaklıkta hazırlanan membranların N2, CH4, CO2 geçirgenlikleri azalırken membranların CO2/CH4 ve CO2/N2 gaz çiftleri için hesaplanan ideal seçicilik değerlerinde genel olarak artı? gözlenmiştir. Kalıntı çözücünün giderilmesi CO2/CH4 seçiciliği üzerinde daha etkili olmu?tur. Geni? açılı X-ı?ınları kırınımı (WA-XRD), TGA ve diferansiyel taramali kalorimetri (DSC) ve yoğunluk analizleri sonuçları geçirgenlik sonuçları ile birlikte değerlendirildiğinde çözücünün ve ısıl işlem sıcaklığının 6FDA-DAM poliimidinin serbest hacmi ve zincir paketlenmesi üzerinde önemli farklar yarattığı belirlenmiştir. Bu farkların gaz moleküllerinin kinetik çaplarına bağlı olarak farklı gaz çiftleri üzerinde farklı etkiler yarattığı anlaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

This study investigates the effect of annealing temperature and residual solvent on the CO2/CH4 and CO2/N2 separation properties of 6FDA-DAM polyimide membranes. Dense membranes with different amounts of solvent in their matrix were obtained from the solutions of 6FDA-DAM polyimides in different solvents with different boiling points: n-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF) and tetrahydrofurane (THF). The membranes were annealed at different temperatures, i.e. below and above the boiling point of the solvent and near the glass transition temperature (Tg) of the polymer. Thermogravimetric analysis (TGA) measurements indicated that significant amount of solvent was remained in the membranes annealed at temperatures below the boiling point of the solvent. The solvent trapped in the membrane caused plasticization and increased the permeability of membranes. Generally significant decreases in permeability values were observed with increasing annealing temperature and hence decreasing amounts of residual solvent. The plasticization effect reversed to anti-plasticization for the membranes which contained residual solvent below a critical value. Anti-plasticization effect for membranes prepared with DMF increased both CO2 and N2 permeability values whereas the effect was observed only for the CO2 permeability for membranes prepared with NMP. The effect of residual solvent varied for the two gas pairs studied. Drying near the Tg of the polyimide allowed a significant selectivity enhancement for the CO2/CH4 gas pair over the membranes treated at lower temperatures while no significant change wss observed for the CO2/N2 pair. The wide-angle X-ray diffraction (WA-XRD), TGA, differential scanning calorimetry (DSC), and density measurement results evaluated along with the permeability/selectivity values indicated that the annealing temperature made a considerable difference on the free volume and chain packing of the 6FDA-DAM membranes. These differences created different effects for different gas pairs depending on the kinetic diameter of the gases.

Benzer Tezler

  1. Metal organik yapılar içeren polimer membranlarının hazırlanması ve gaz ayırma özelliklerinin incelenmesi

    Preparation of polymer membranes containing metal organic frameworks and investigation of gas properties

    AHENK BURCU YUMRU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHTAP ŞAFAK BOROĞLU

  2. Investigation of plasticization behavior of membrane polymers by a fully atomistic approach

    Membran polimerlerinin plastizasyon davranımlarının atomistik yaklaşımla incelenmesi

    MARCEL BALÇIK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY

  3. SAPO-34 katkılı 6FDA-DAM bazlı karışık matrisli membranlarla doğal gazın saflaştırılması

    Natural gas purification with SAPO-34 filled 6FDA-DAM based mixed matrix membranes

    HAZAL İSHAKOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ

  4. Üç bileşenli karışık matrisli membranlarla CO2 ayırma

    Ternary mixed matrix membranes for CO2 separation

    AHMET HALİL AVCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ

  5. Investigation of sorption induced plasticization in polymeric CO2 separation membranes

    Polimerik CO2 ayırma membranlarında plastizasyonun incelenmesi

    SADİYE VELİOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ

    PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY