Carbon Membranes Derived From Polymer Blend Of Polyetherimide And Polyethylene Glycol For Gas Separation - Zainal, Wan Nurul Huda Wan (2015)
Teknologi membran menawarkan banyak kelebihan berbanding kaedah pemisahan gas konvensional seperti kesederhanaan dan kemudahan operasi. Membran karbon mempunyai rintangan haba yang tinggi dan kestabilan kimia yang baik dalam persekitaran mengakis. Dalam kajian ini, dalam usaha untuk meningkatkan kebolehtelapan gas, membran karbon telah disintesis daripada gaulan polimer polieterimida (PEI) dan polietilena glikol (PEG). Membran karbon PEG/PEI telah disintesis di atas sokongan alumina disalut dengan lapisan pertengahan Al2O3. Kesan parameter penyediaan yang berbeza kepada morfologi, sifat struktur dan prestasi pemisahan membran karbon telah dikaji dengan mengubah nisbah gaulan (0, 0.1, 0.2, 0.3 dan 0.4 PEG:PEI), suhu karbonisasi (550, 600, 650 dan 700 °C), kadar pemanasan (1, 3, 5 dan 7 °C/minit) dan masa rendaman (1, 2 dan 3 jam). Membran karbon PEG/PEI dengan prestasi pemisahan yang terbaik terus diuji pada suhu penyerapan (25, 50, 75 dan 100 °C) dan tekanan suapan (2, 2.5, 3 dan 3.5 bar) yang berbeza. Prestasi pemisahan membran karbon PEG/PEI terus disiasat dengan campuran gas binari CO2/CH4, CO2/N2 dan O2/N2. Daripada keputusan pencirian, membran karbon PEG/PEI terdiri daripada tiga lapisan berbeza; lapisan karbon, lapisan pertengahan Al2O3 dan sokongan alumina. Keputusan XRD menunjukkan bahawa membran karbon PEG/PEI mempunyai struktur amorfus. Luas permukaan BET membran karbon terhasil daripada nisbah gaulan 0.1 PEG:PEI (ditandakan sebagai membran karbon PEG1/PEI) meningkat kepada 544.07 m2/g berbanding 248.75 m2/g oleh membran karbon tulen PEI. Ketelapan CO2 dan O2 membran karbon PEG1/PEI meningkat kepada masingmasing 1685 dan 927 barrer berbanding 421 dan 262 barrer dipamerkan oleh membran karbon PEI. Membran karbon yang diperoleh daripada nisbah gaulan 0.1 PEG:PEI dan dikarbonisasi pada suhu 650 °C dengan kadar pemanasan 1 °C/minit dan masa rendaman 2 jam menunjukkan prestasi pemisahan yang terbaik dengan pemilihan unggul CO2/CH4, CO2/N2 dan O2/N2 yang tertinggi iaitu masing-masing 64.72, 38.02 dan 5.05. Bagi campuran gas binari, sampel ini mempamerkan pemilihan CO2/CH4, CO2/N2 dan O2/N2 masing-masing sebanyak 38.10, 34.74 dan 3.98. Prestasi membran karbon terjejas akibat kesan penuaan membran. Selepas proses pembangunan semula pada suhu 300 °C, ketelapan CO2 dan O2 membran karbon PEG1/PEI pulih sebanyak 80 % daripada ketelapan asal dengan pemilihan unggul CO2/CH4, CO2/N2 dan O2/N2 masing-masing 75.23, 45.54 dan 6.09. Secara keseluruhan, membran karbon PEG1/PEI menunjukkan prestasi pemisahan yang lebih baik dengan peningkatan ketelapan gas dan pemilihan unggul berbanding membran karbon PEI.