Ανάπτυξη πολυμερικών μεμβρανών για τον διαχωρισμό της υγρασίας και άλλων αερίων

• Κύριος συγγραφέας: Ιωαννίδη, Άλκηστις
• Άλλοι συγγραφείς: Ioannidi, Alkistis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Μεμβράνες; Διαχωρισμός αερίων; Πολυμερικά ιονικά υγρά; Membranes; Gas separation; CO2

Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη σε συνδυασμό με την καύση των ορυκτών καυσίμων στους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, συμβάλλουν αδιαμφισβήτητα στην επιβάρυνση του πλανήτη, κυρίως με τα μεγάλα ποσά CO2 που εκλύονται ετησίως στην ατμόσφαιρα. Είναι λοιπόν επιτακτική ανάγκη η εφαρμογή μιας τεχνολογίας που να επιτρέπει τον εκλεκτικό διαχωρισμό του CO2 από τα καυσαέρια ή άλλα αέρια ρεύματα. Συγκεκριμένα, τα τελευταία χρόνια, σημαντικό έδαφος έχει κερδίσει η χρήση των μεμβρανών στο διαχωρισμό των αερίων λόγω του χαμηλού ενεργειακού κόστους και της ευκολίας της διεργασίας. Οι πιο σημαντικές εφαρμογές της διεργασίας αυτής είναι η γλύκανση του φυσικού αερίου (CO2/CH4), η απομάκρυνση του CO2 από τα καυσαέρια καθώς επίσης και η απομάκρυνση της υγρασίας από τα καυσαέρια ή από τον αέρα. Οι μεμβράνες που συνήθως χρησιμοποιούνται σε τέτοιες εφαρμογές είναι είτε πολυμερικές, είτε μικτής πολυμερικής μήτρας. Στη παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη μηχανικά σταθερών μεμβρανών που βασίζονται σε αρωματικούς πολυαιθέρες που φέρουν πολικές ομάδες πυριδίνης και πλευρικές υδρόφιλες ομάδες πολυ(αιθυλενοξειδίου) (PEO) διαφορετικού μήκους και διαφορετικού ποσοστού κατά βάρος για τον εκλεκτικό διαχωρισμό του CO2 και της υγρασίας από άλλα αέρια. Οι ομάδες PEO επιλέχθηκαν λόγω της υψηλής διαλυτότητας στο διοξείδιο του άνθρακα αλλά και της υψηλής υδροφιλικότητάς τους που εξασφαλίζει την υψηλή διαπερατότητα στην υγρασία. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η σύνθεση ενός συμπολυμερούς που φέρει ομάδες PEO το οποίο στη συνέχεια μετατράπηκε στο αντίστοιχο PIL που βασίζεται στο πυριδίνιο και ακολούθησε αντίδραση ανιονανταλλαγής με διαφορετικής υδροφιλικότητας αντισταθμιστικά ανιόντα. Τόσο η εισαγωγή των φορτίων όσο και των κατάλληλων υδρόφιλων ανιόντων εξασφαλίζει την υψηλή διαπερατότητα στην υγρασία. Όλα τα συντιθέμενα πολυμερή και PILs χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπία NMR, ATR-FTIR, ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), χρωματογραφία αποκλεισμού μεγεθών (GPC), θερμοσταθμική ανάλυση (TGA) κ.α. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση των πλευρικών ομάδων ΡΕΟ και των αντισταθμιστικών ανιόντων στην διαπερατότητα και την εκλεκτικότητα στην υγρασία και στα αέρια CO2, CH4, N2 και Η2.