Destekli PES membranların hazırlanması ve karakterizasyonu

Yıl 2019, , 155 - 164, 26.03.2019

Berna Topuz , Levent Yılmaz , Halil Kalıpçılar

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416472

Öz

Bu çalışmada Polietersülfon (PES) membranlar makrogözenekli bir destek üzerinde solüsyon biriktirme metodu ile sentezlenmiş ve polimer konsantrantrasyonunun destek üzerinde seçici membran oluşumuna etkisi incelenmiştir. Membran çözeltisi vizkozite ölçümleri ile destekli membranlar ise X-ışını kırınımı, tarama elektron mikroskobu ve tek gaz geçirgenlik ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Karmaşık morfolojiye sahip seramik destekli membranların destek/polimer arayüzey hataları, ara katmanın kullanımı iyileştirilmiş ve membran yapısında hata oluşumu kısıtlanabilmiştir. Elde edilen en yüksek H₂/CH₄ ideal seçicilik değeri 35 ^oC’de 73 olarak bulunmuş ve bu değer PES bazlı destekli membranların H₂/hidrokarbon ayırımı uygulamaları için potansiyel oluşturmasını desteklemektedir.

Anahtar Kelimeler

Polimer membran, PES, Al2O3 distek, gaz ayrımı

Kaynakça

• Bredesen, R., Jordal, K., Bolland O., High-temperature Membranes in Power Generation with CO2 Capture, Chem. Eng. Process., 43, 1129–1158, 2004.
• Qui S., Xue M., Zhu G., Metal–organic framework membranes: from synthesis to separation application, Chem. Soc. Rev. 43, 6116-6140, 2014.
• Shaoa, L., Low, B., Chung T.S., Greenberg A.R., Polymeric membranes for the hydrogen economy: Contemporary approaches and prospects for the future, J. Membr. Sci., 327, 18–31, 2009.
• Baker R.W., Future directions of membranes gas separation technology, Ind. Eng. Chem. Res., 41, 1393-1411, 2002.
• Rangnekar N., Mittal N., Elyassi B., Caro J., Tsapatsis M., Zeolite membranes – a review and comparison with MOFs, Chem. Soc. Rev., 44, 7128-7154, 2015.
• Merkel T.C., Freeman B.D., Spontak R.J., He Z., Pinnau I., Meakin P., Hill A.J., Ultrapermeable reverse-selective nanocomposite membranes, Science, 31, 639-642, 2006.
• Freeman B.D., Basis of permeability/selectivity tradeoff relatıons ın polymeric gas separation membranes, Macromolecules, 32, 375-381, 1999.
• Lin Y.S., Duke M.C., Recent progress in polycrystalline zeolite membrane research, Curr. Opin. Chem. Eng., 2 (2), 209-2016, 2013.
• Rezac M.E., Koros W.J., Preparation of polymer-ceramic composite membranes with thin defect-free separation layer, J. App. Polym. Sci., 46, 1927-1938, 1992.
• Peters T. A., Benes N. E., Keurentjes Jos T.F., Hybrid ceramic-supported thin PVA pervaporation membranes: Long-term performance and thermal stability in the dehydration of alcohols, J. Membr. Sci. 311, 7–11, 2008.
• Mannan H.A., Mukhtar H., Shaharun M.S., Othman M.R., MurugesanT., Polysulfone/poly(ether sulfone) blended membranes for CO2 separation J. App. Polym. Sci. 133 (5), 42946-42954, 2016.
• Topuz B., Yılmaz L., Kalıpçılar H., Development of alumina supported ternary mixed matrix membranes for separation of H2/light-alkane mixtures, J. Membr. Sci. 415-416, 725-733, 2014.
• Çakal U., Natural gas purification by zeolite filled polyethersulfone based mixed matrix membranes, Master Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1999.
• Merkel T.C., Bondar V.I., Nagai K., Freeman B.D., Pinnau I., Gas sorption, diffusion and permeation in poly(dimethylsiloxane), J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 38 (3), 415-434, 2000.
• Wei W., Xia S., Liu G., Gu X., Jin W., Xu N., Interfacial adhesion between polymer separation layer and ceramic support for composite membrane, AIChE Journal, 56 (6) 1584-1592, 2010.
• Wei W., Xia S., Liu G., Dong X., Jin W., Xu N., Effects of polydimethylsiloxane (PDMS) molecular weight on performance of PDMS/ceramic composite membranes, J. Membr. Sci. 375 (1-2), 334-344, 2011.
• Dutczak S.M., Luiten-Olieman M.W.J., Zwijnenberg H.J., Bolhuis-Versteeg L.A.M., Winnubst L., Hempenius M.A., Benes N.E., Wessling M., Stamatialis D., Composite capillary membrane for solvent resistant nanofiltration, J. Membr. Sci., 372 (1-2), 182-190, 2011.
• Li Y., Shen J., Guan K., Liu G., Zhou H., Jin W, PEBA/ceramic hollow fiber composite membrane for high-efficiency recovery of bio-butanol via pervaporation, J. Membr. Sci. 510, 338-347, 2016.
• Wang N., Wu T., Wang L., Li X., Zhao C., Li J., Ji S., Hyperbranched polymer composite membrane using water as solvent for separating aromatic/aliphatic hydrocarbon mixtures, Sep. Purif. Technol., 179, 225-235, 2017.
• Robeson L.M., The upper bond revisited, J. Membr. Sci., 320, 390-400, 2008.
• Oral E.E., Yılmaz L., Kalıpçılar H., Effect of Gas Permeation Temperature and Annealing Procedure on the
• Performance of Binary and Ternary Mixed Matrix Membranes of Polyethersulfone, SAPO-34, and 2-Hydroxy 5-Methyl Aniline, J. App. Polym. Sci., 131 (17), 40679-40686, 2014.