Ανάπτυξη μεμβρανών που βασίζονται σε πολυμερικά ιονικά υγρά για διαχωρισμό CO2 από CH4

• Main Author: Μανούσου, Αθηνά
• Other Authors: Ντεϊμεντέ, Χρυσοβαλάντω
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2021
• Subjects: Πολυμερικά ιονικά υγρά (PILs); Ιονικά υγρά (ILs); Πυρρολιδίνια; Ιμιδαζολικά άλατα; Πολυμερικές μεμβράνες; Διαχωρισμός αερίων; Διασυνδεδεμένες μεμβράνες; Polymeric ionic liquids (PILs); Ionic liquids; Pyrrolidinium salts; Imidazolium salts; Polymeric membranes; Gas separation; Crosslinked membranes; 541.34

Η εκτεταμένη χρήση ορυκτών καυσίμων συνεπάγεται την έκλυση ρυπογόνων αερίων στην ατμόσφαιρα, με σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον, αλλά και την ανθρώπινη υγεία. Προκειμένου να αντιμετωπισθεί το φαινόμενο αυτό, το ερευνητικό ενδιαφέρον έχει στραφεί στην εύρεση τρόπων απομάκρυνσης των εν λόγω αερίων (και κυρίως του CO2) από τον ατμοσφαιρικό αέρα. 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 η ανάπτυξη μηχανικά και θερμικά σταθερών μεμβρανών που βασίζονται σε πολυμερικά ιονικά υγρά, για εφαρμογή τους στο διαχωρισμό του διοξειδίου του άνθρακα από μίγμα αερίων. Συγκεκριμένα, συντέθηκαν πολυμερικά ιονικά υγρά που φέρουν ιμιδαζολικά και πυρρολιδινικά άλατα, έπειτα από χημική τροποποίηση ενός πρόδρομου πολυμερούς με την εισαγωγή των κατάλληλων κατιονικών ομάδων. Επειδή στις περισσότερες περιπτώσεις δεν ήταν δυνατή η παρασκευή αυθύπαρκτων μεμβρανών, εξετάστηκαν διάφορες μεθοδολογίες, όπως η ανάμιξη αυτών με PILs υψηλού μοριακού βάρους, η διασύνδεση και η ανάμιξη τους με ελεύθερα ιονικά υγρά, στοχεύοντας έτσι στην λήψη μεμβρανών με βελτιωμένη μηχανική αντοχή. Όλες οι μεμβράνες που παρασκευάστηκαν, χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπία FTIR-ATR, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), θερμοσταθμική ανάλυση (TGA), ενώ επιπλέον μελετήθηκαν ως προς τη διαχωριστική τους ικανότητα στα αέρια CO2 και CH4 χρησιμοποιώντας την μέθοδο Wicke–Kallenbach.