نشریه علمی فرآیند نو

نشریه علمی فرآیند نو

غشای TPU حاوی پلی لاکتیک اسید زیست تخریب پذیر به منظور جداسازی CO2

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
حسین علیزاده 1
مهدی الیاسی کجاباد 2
رضا لطفی مایان سفلی 1
فاطمه ساجدی بجندی 1
1 استادیار دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، ایران
2 استادیار گروه مهندسی شیمی دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان، بهبهان، ایران
10.22034/farayandno.2025.2048914.1983
چکیده
در این پژوهش، غشای پلیمری از مواد زیست تخریب‌پذیر با خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بالا به منظور جداسازی CO2 تهیه شد. بدین منظور، ترموپلاستیک پلی‌یورتان (TPU) از مواد اولیه خود سنتز شده و با پلی­لاکتیک اسید ترکیب شد. از آزمون‌های FTIR، XRD،DSC،AFM  و استحکام مکانیکی برای ارزیابی ویژگی‌های شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی استفاده شد. مطابق این آزمون‌ها، ساختار شیمیایی TPU و آلیاژها تأیید شده و مشاهده شد که در TPU-20% میزان بلورینگی به ‌شدت کاهش و دمای انتقال شیشه­ای افزایش یافت. علاوه بر این افزودن PLA، باعث ارتقای مقدار تنش و کرنش نسبت به TPU خالص شد. بیشترین میزان عبوردهی در TPU- 20% دیده شده (Barrer 80) و بیشترین انتخابگری CO2/N2 در TPU-30% (310) مشاهده گردید. همانطور که از آنالیز AFM ملاحظه شد. در نهایت این تحقیق، غشایی زیست تخریب‌پذیر با عملکرد جداسازی مناسب ارائه داد.
کلیدواژه‌ها
ترموپلاستیک پلی‌یورتان
پلی لاکتیک اسید
جداسازی CO2
غشا

موضوعات

عنوان مقاله English

TPU membrane containing biodegradble PLA for CO2 /N2 separation

نویسندگان English

Hossein Alizadeh 1
Mahdi Elyasi Kojabad 2
لطفی مایان سفلی Lotfi mayan sofla 1
Fatemeh Sajedi bejandi 1
1 Faculty of Polymer Engineering, Sahand University of technology, Tabriz, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Behbahan Khatam Alanbia University
چکیده English

In this research, polymeric membrane with high chemical and mechanical properties was prepared for CO2 separation using biodegradble material. To this end, thermoplastic polyurethane (TPU) was synthesized from its raw materials and then was blended with polylactic acid (PLA). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction patterns (XRD), Atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC) and tensile analysis were used to assess the chemical, physical and mechanical properties of the membranes. These analyses confirmed the chemical structure of the TPU and blends and observed that in the TPU-20%, the degree of crystallization reduced and the glass transition temperature is increased. It was also found that with the addition of PLA, the Tensile strength and Elongation at break increased. The optimum permeability was observed in TPU-20% (80 Barrer) and the better selectivity was obtained in TPU-30% (310). Ultimately, this study yielded a biodegradable membrane exhibiting excellent CO2 separation capabilities.

کلیدواژه‌ها English

Thermoplastic Polyurethane
Polylactic Acid
CO2 Separation
Membrane
[1]        Z. Qu, D. Yin, H. Zhou, X. Wang, S. Zhao, " Cellular morphology evolution in nanocellular poly (lactic acid)/thermoplastic polyurethane blending foams in the presence of supercritical N2", European Polymer Journal , vol.116, pp. 291-301, 2019.
[2]        H. Sun, J. Hu, X. Bai, Z. Zheng, Z. Feng, N. Ning, M. Tian, " Largely improved toughness of poly (lactic acid) by unique electrospun fiber network structure of thermoplastic polyurethane", Polymer Testing, vol. 64, pp. 250-253, 2017.
[3]        C. Das, K. A. Gebru, " Polymeric membrane synthesis, modification, and applications: electro-spun and phase inverted membranes", CRC Press, 2018.
[4]        M. Momeni, M.E. Kojabad, S. Khanmohammadi, Z. Farhadi, R. Ghalandarzadeh, A.A. Babaluo, M. Zare, "Impact of support on the fabrication of poly (ether-b-amide) composite membrane and economic evaluation for natural gas sweetening", J. Nat. Gas Sci. Eng., vol.62, pp.236–246, 2019.
[5]        P. Amirabedi, K. pourkhanali, "An Overview of Emission Sources , Separation Methods and Valuable Crops Producible from CO2", Journal of Farayandno, vol.17, pp. 39–59, 2023.
[6]        M.E. Kojabad, M. Momeni, A.A. Babaluo, M.J. Vaezi, "PEBA / PSf Multilayer Composite Membranes for CO2 Separation : Influence of Dip Coating Parameters", Chemical Engineering & Technology, vol.43, pp.1451–1460, 2020.
[7]        G. Energy, Z. Qin, Y. Ma, J. Wei, H. Guo, B. Wang, W. Jiang, L. Yao, L. Yang, Z. Dai, E.D. Eda, "Recent progress in ternary mixed matrix membranes for CO2 separation Cellulose acetate Carbon nanotube", Green Energy & Environment, 2023.
[8]        S. Zare, A. Pouranfard, " Experimental and theoretical study of CO2 absorption by Water-Ionic liquid-Piperazine solution using the method of Constrained Mixture Design", Journal of Farayandno, vol. 17, pp. 39-59, 2023.
[9] A.M. Norouzi, M.E. Kojabad, M. Chapalaghi, A. Hosseinkhani, A. Arabloo nareh, E. Nemati,"Polyester-based polyurethane mixed-matrix membranes incorporating carbon nanotube-titanium oxide coupled nanohybrid for carbon dioxide capture enhancement: Molecular simulation and experimental study",J. Mol. Liq., vol. 360, pp. 119540, 2022.
[10] M. Sadeghi, A. Shamsabadi, A. Ronasi, A. Pournaghshband Isfahani, M. Dinari, M. Soroush, "Engineering the dispersion of nanoparticles in polyurethane membranes to control membrane physical and transport properties", Chem. Eng. Sci., vol. 192, pp. 688-698, 2018.
[11] M. Elyasi Kojabad, M. Nouri, A.A. Babaluo, A. Tavakoli, R. Sardari, Z. Farhadi, M. Moharrami, "Alumina-PEBA/ PSf Multilayer composite membranes for CO2 separation: experimental and molecular simulation studies", Sci. Iran., vol.30, pp.2043-2055, 2022.
[12] M.E. Kojabad, A.A. Babaluo, A. Tavakoli, R.L.M. Sofla, H.G. Kahnamouei, "Comparison of acidic and basic ionic liquids effects on dispersion of alumina particles in Pebax composite membranes for CO2/N2 separation: Experimental study and molecular simulation", J. Environ. Chem. Eng., vol.9, pp.106116, 2021.
[13] M.E. Kojabad, A. Babaluo, A. Tavakoli, "A novel semi-mobile carrier facilitated transport membrane containing aniline/poly (ether-block-amide) for CO2/N2 separation: Molecular simulation and experimental study", Sep. Purif. Technol., vol.266, pp.118494, 2021.
[14] M.E. Kojabad, A.A. Babaluo, A. Tavakoli, H.G. Kahnamouei, "A novel high-performance facilitated transport membrane by simultaneously using semi-mobile and fixed carriers for CO2/N2 separation", Process Saf. Environ. Prot., vol.156, pp.304–314, 2021.
[15] P. Bernardo, G. Clarizia, "Enhancing Gas Permeation Properties of Pebax® 1657 Membranes via Polysorbate Nonionic Surfactants Doping", Polym., vol. 12, 2020.
[16] M.J. Rosen, J.T. Kunjappu, "Surfactants and Interfacial Phenomena", Fourth Edition, 2012.
[17] V. Mozaffari, M. Sadeghi, A. Fakhar, G. Khanbabaei, A.F. Ismail "Gas separation properties of polyurethane/poly(ether-block-amide) (PU/PEBA) blend membranes", Sep. Pur. Technol., vol. 185, pp. 202-214, 2017.
[18] A. Fakhar, M. Dinari, R. Lammertink, M. Sadeghi, "Enhanced CO2 capture through bulky poly(urethane-urea)-based MMMs containing hyperbranched triazine based silica nanoparticles", Sep. Pur. Technol., vol. 241, pp. 116734, 2020.