Ανάπτυξη πολυμερικών μεμβρανών που βασίζονται σε πολυμερικά ιονικά υγρά για διαχωρισμό αερίων μιγμάτων

• Main Author: Χουλιάρας, Αθανάσιος
• Other Authors: Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2019
• Subjects: Διαχωρισμός αερίων; Σύνθετες μεμβράνες; Ιμιδαζολικά κατιόντα; Πολυμερικά ιονικά υγρά; Ιονικά υγρά; 665.89; Gas separation; Polymeric ionic liquids; Ionic liquids; P(VBC-co-AA); Imidazolium cations; Composite membranes

Η αύξηση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στο περιβάλλον, συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη και στην κλιματική αλλαγή, θέματα τα οποία είναι υψίστης σημασίας τόσο για το περιβάλλον όσο και για την υγεία του ανθρώπου. Με δεδομένο ότι οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας αποτελούν τις μεγαλύτερες πηγές εκπομπής CO2, η αποτελεσματική απομάκρυνση του από τα καυσαέρια των εργοστασίων (CO2/N2), από το αέριο σύνθεσης για την παραγωγή υδρογόνου (CO2/H2), καθώς και από το φυσικό αέριο και το βιοαέριο αποτελεί οικονομική και περιβαλλοντική πρόκληση. Η εφαρμογή των πολυμερικών ιονικών υγρών (PILs) ως μεμβράνες διαχωρισμού CO2 αποτελεί ένα ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο τα τελευταία χρόνια, καθώς τα πολυμερικά ιονικά υγρά συνδυάζουν τις ιδιότητες των ιονικών υγρών όπως την υψηλή ικανότητα ρόφησης CO2 με τις εγγενείς ιδιότητες των πολυμερών (π.χ. βελτιωμένη ικανότητα επεξεργασίας και αυξημένη μηχανική σταθερότητα). Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε σύνθεση πολυμερικών ιοντικών υγρών που βασίζονται σε αλκυλο-υποκατεστημένα ιμιδαζολικά άλατα, τα οποία μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το CO2 οδηγώντας έτσι στο εκλεκτικό διαχωρισμό του. Εξαιτίας όμως της περιορισμένης ικανότητας τους σχηματισμού αυθύπαρκτων μεμβρανών, εξετάστηκαν διάφορες μεθοδολογίες όπως η ανάμιξη αυτών με PIL που διαθέτουν εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, η διασύνδεση, η ανάμιξη τους με ελεύθερα ιονικά υγρά στοχεύοντας στην λήψη μεμβρανών με βελτιωμένη μηχανική αντοχή. Οι μεμβράνες που παρασκευάστηκαν χαρακτηρίστηκαν ως προς την διαχωριστική του ικανότητα για μίγματα αερίων CO2/CH4 χρησιμοποιώντας την μέθοδο Wicke–Kallenbach. Επίσης, έγινε χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία ATR-FT-IR, θερμοσταθμική ανάλυση (TGA), διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM).