Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı

Kopoliimid membranlarla gaz ayırma

Gas separation with copolyimide membranes

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 152374 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

KOPOLIIMID MEMBRANLARLA GAZ AYIRMA ÖZET Günümüzde artık yaygın olarak kullanılan klasik ayırma yöntemlerinin yerini birçok avantajlarından dolayı (düşük enerji gereksinimi, kolay kapasite arttırımı) membran sistemleri almaktadır. Bir membranın etkin ayırma yapabilmesi için öncelikle yüksek seçicilik ve yüksek geçirgenlik göstermesi beklenir. Membran ayırma proseslerinde genellikle polimerik membranlar kullanılmaktadır. Ancak polimerik membranların kimyasal ve ısıl kararlılıklarının düşük olması yüksek sıcaklık ve korozif ortam uygulamalarını imkansız kılmaktadır. Membran marketinin hızla büyümesi polimerik membranların gerek seçici geçirgenliklerinin gerekse ısıl ve kimyasal dayanıklılıklarının geliştirilmesi yönündeki çabaları arttırmaktadır. Bu çalışmada amaç 02/N2, C02/CH4 ayırma uygulamalarına yönelik kopoliimid membranlar geliştirmektir. Poliimidler, özellikle aromatik poliimidier, birçok polimerik malzemeye kıyasla yüksek ısıl kararlılık, kimyasal direnç ve iyi mekanik özellikler göstermeleri nedeniyle membran esaslı gaz ayırma alanında büyük ilgi çekmektedirler. Yüksek seçici geçirgenliğe sahip poliimid membranların hazırlanabilmesi özellikle ticari öneme sahip 02/N2, C02/CH4, olefin/parafin gibi gaz ayırma uygulamaları açısından çok önemlidir. Bu çalışmada Benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (BTDA) ve 4,4'(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) dianhidritleri ve 2,4,6- Trimethyl-m-phenylenediamine (DAM), Oxydianiline (ODA) ve Phenylenediamine (pPDA) diaminleri kullanılarak BTDA-pPDA, BTDA-ODA poliimidleri ile BTDA- ODA/pPDA, BTDA-ODA/DAM ve BTDA/6FDA-ODA kopoliimidleri sentezlenmiştir. Sentezlenen poliimidlerin kimyasal karakterizasyonu Fourier Transform infrared spektroskopisi (FTIR) ile yapılmış, camsı geçiş sıcaklıkları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve ısıl bozunma sıcaklıkları ise termogravimetrik analiz (TGA) ile belirlenmiştir. Bu poliimidlerden hazırlanan membranların bir gaz geçirgenlik deney düzeneği yardımıyla 02/N2 ve C02/CH4 gaz çiftleri için geçirgenlik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca hazırlanan poliimdlerin geçirgenlikleri teorik olarak çeşitli yöntemlerle hesaplanmış ve deneysel verilerle karşılaştırmıştır. Hazırlanan poliimidler içerisinde en düşük 02/N2 ve C02/CH4 ayırma özelliklerini BTDA-pPDA ve BTDA-ODA/pPDA poliimidleri en yüksek geçirgenlik ve seçicilik özelliklerini ise BTDA-ODA/DAM ve BTDA/6FDA-ODA poliimidleri vermiştir. ıx

Summary:

GAS SEPARATION BY COPOLYIMIDE MEMBRANES SUMMARY In recent years, membrane systems are replacing conventional separation processes because of their many advantages such as low energy requirement, and easy up-scaling. High permeability and high selectivity are required for an efficient membrane separation application. Membranes used in commercial gas separation application are mostly polymeric, however, their use for high temperature and corrosive environment applications is not possible due to their low thermal and chemical stability. The rapid growth of the membrane market increases the interest in improving the permselectivity, and thermal and chemical stability of polymeric membranes. Polyimides, especially aromatic polyimides, are gaining importance in membrane based gas separation area due to their outstanding thermal and chemical stability, and good mechanical properties. Preparation of polyimide membranes with high permselectivity is important for the separation of commercially important gas pairs such as 02/N2, C02/CH4, olefin/paraffin. The aim of this study is to develop copolyimide membranes for 02/N2 and C02/CH4 separation applications. Polyimides are synthesized by the reacyion of two monomers (dianhydride and diamine) in a solvent and by dehydration of this solution (polyamic acid). If this procedure is carried out with three monomers instead of two then copolyimides are synthesized. Copolyimides allow us to optimize the separation properties by using two different polyimides which have different permeability and selectivity properties, such as one has a high permeability-low selectivity and the other has a low permeability-high selectivity. In this study Benzophenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride (BTDA) and 4,4'(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) dianhydrates, and 2,4,6- Trimethyl-m-phenylenediamine (DAM), Oxydianiline (ODA) and Phenylenediamine (pPDA) diamines are used to synthesize BTDA-pPDA and BTDA-ODA polyimides and BTDA-ODA/pPDA, BTDA-ODA/DAM and BTDA/6FDA-ODA copolyimides. The chemical stractural characterization of the polyimides is accomplished by Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and their glass transition temperature is determined by differantial scanning calorimetry (DSC). Thermogravimetric analysis (TGA) is used to analyze the thermal stability of polyimides. The permeability of the membranes for the 02/N2 and C02/CH4 gas pairs are measured using a gas permeability system. Also predictive methods are used to determine the theoretical permeability constants and the results are compared with the experimental data. BTDA-pPDA and BTDA-ODA/pPDA polyimides gave the lowest 02/N2, C02/CH4 separation properties, where as, BTDA-ODA/DAM and BTDA/6FDA-ODA polyimides had the higest permeabilities and selectivities for both gas pairs within the polymers prepared.