Gas permeation and sorption properties of ZIF-8 filled polymeric membranes prepared by infrared and incandescent light induced liquid and vapor phase inversion
Kızılötesi ve ampul ışığı yardımıyla sıvı ve buharda faz değişim yöntemleriyle üretilen ZIF-8 dolgulu polimerik membranların gaz geçirim ve soğurma özellikleri
- Tez No: 489407
- Danışmanlar: PROF. DR. HALİL KALIPÇILAR, PROF. DR. LEVENT YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 333
Özet
Asimetrik PES membranlar ıslak faz değişim yöntemiyle üretilmiştir. Polimere, kütlece polimerin %10'u oranında, 65 nm kristal boyutunda ZIF-8 eklenmesi ve IPA çökeltme banyosunun içerisine çözücü yada çözücü olmayan kimyasal eklenmesinin, membranın akı değerlerini yükselttiği gözlemlenmiştir. Asimetrik PI membranlar daha önce literatürde hiç denenmemiş bir yöntem olan ışık yardımıyla kuru-ıslak faz değişim yöntemiyle üretilmiştir. En yüksek geçirgenlik değeri, IR maruziyetinin 10 saniyeden daha az olduğu üretim koşullarında elde edilmiştir ve yaklaşık olarak H2 için 8.51 GPU, CO2 için 2.44 GPU ve CH4 için 0.13 GPU olarak ölçülmüştür. 0.80, 0.42 ve 0.17 THF/DMF oranıyla hazırlanmış membranlara karşılık gelen CO2 geçirimliliği sırasıyla 0.81 GPU, 2.55 GPU ve 6.65 GPU olarak ölçülmüştür. PI/ZIF-8 karışık matrisli membranlarda, ZIF-8 eklenmesi daha kalın bir seçici kabuk tabaka oluşumunu ve daha düşük geçirimlilik değerlerinin elde edilmesini sağlamıştır. Asimetrik PI membranlar ışık yardımıyla kuru-buharda faz değişim yöntemiyle üretilmiştir. Bu yöntemin en önemli avantajı, ZIF-8 kritallerini çökmeden ince kabuk tabakanın içinde sabitlemesi ve pNA'nın polimere tutunmasını sağlamasıdır (pNA ıslak faz değişimi süresince polimer çözeltisinden ayrılarak çökeltme banyosunun içine geçmektedir). Bu yöntemle üretilmiş PI/ZIF-8/pNA karışık matrisili membranlar için tespit edilmiş en yüksek ideal seçicilik değerleri sırasıyla H2/CO2 için 3.24, H2/CH4 için 132.68 ve CO2/CH4 için 40.9. Karışık matrisli simetrik gözeneksiz PI/ZIF-8 membranların ZIF-8 eklenmesine bağlı olarak değişen CO2 ve CH4 soğurma kapasiteleri incelenmiştir. PI'ın kütlece %10'u ve %20'si oranında ZIF-8 eklenmesiyle, membranın 10 bar'da CO2 soğurma kapasitesi sırasıyla 22% ve 40% artmıştır. Aynı şartlarda CH4 soğurma kapasitesi ise sırasıyla 20% ve 60% yükselmiştir. Camsı polimerlerde çok bileşenli soğurmada, gazların soğurulma kapasitesi düşmüştür. Nedeni gazlar arasındaki rekabetçi soğurulmadır.
Özet (Çeviri)
The asymmetric PES membranes were produced by wet phase inversion method. Observations show that 10% loading of ZIF-8 with 65 nm crystal size into PES membranes, increasing solvent and non-solvent content of the IPA coagulation bath improved the permeance of PES membranes. The PI membranes were prepared by light induced dry-wet phase inversion method which is a new method and is not used in literature yet. The maximum permeance was observed when the IR exposure took less than 10 seconds. The permeance was about 8.51 GPU, 2.44 GPU and 0.13 GPU for H2, CO2 and CH4, respectively. Solvent ratio THF/DMF was the other parameter whose effect was studied. CO2 permeance of PI membranes was measured 0.81 GPU, 2.55 GPU and 6.65 GPU corresponding to the 0.80, 0.42, 0.17 THF/DMF ratio of casting solution, respectively. For PI membranes, ZIF-8 loading resulted in thicker skin layer and lower permeance. The asymmetric PI membranes were produced by light induced dry-vapor phase inversion method. The two important opportunities of this method were fixing the ZIF-8 crystals in the skin layer and contributing pNA in the membrane. For mixed matrix-pNA membranes produced by this method, the maximum selectivity was about 3.24, 132.68, and 40.9 for H2/CO2, H2/CH4 and CO2/CH4, respectively. The effect of ZIF-8 loading on sorption capacity of dense PI mixed matrix membrane (MMM) was investigated. CO2 sorption capacity increased by 22% and 40% at 10 bar corresponding to ZIF-8 loading by 10% and 20 %. The enhancement in CH4 sorption capacity was 20% and 60% at 10 bar corresponding to 10% and 20% of ZIF-8 addition. In the multicomponent sorption in glassy polymers the solubility of all gases depressed with different extents due to a competitive effect.
Benzer Tezler
- Karbon dioksit ayırma amaçlı ince film kompozit/nanokompozit membranların hazırlanması
Preparation of thin film composite/nanocomposite membranes for carbon dioxide separation
GÜLEN BÜYÜKOLCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Yüksek CO2 ayırma performansına sahip metal organik kafes katkılı polimerik membranların geliştirilmesi
Development of metal organic framework-containing polymeric membranes which have high CO2 separation performance
AYŞE KILIÇ AKTOPRAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- Olefin/paraffin separation in polymer/mof mixed-matrix membranes
Polimer/mof karışık-matris membranlarda olefin/parafin ayrımı
ELİF BEGÜM DOĞAN
Doktora
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
PROF. DR. GUILLAUME MAURIN
- Yalıtım uygulamaları için toz esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of powder based materials for insulation applications
OZAN KOVANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Metal organic framework (MOF) based mixed matrix membranes for Co2 separation: Microporous metal imidazolate framework (MMIF) and strontium-based mofs
Co2 ayırma amaçlı metal organik kafes (MOF) içeren karışık matrisli membranlar: mikrogözenekli metal imidazolat kafes (MMIF) ve stronsiyum esaslı mof yapılar
MAHDI AHMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ