ساخت وارزیابی غشاهای تبادل آنیونی ناهمگن بر پایه مخلوط پلی(‌متیل‌متاکریلات وپلی(‌وینیل‌کلراید) و نانولوله کربن عامل‌دار شده

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک

3 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

غشاهای نانوکامپوزیت تبادل آنیونی با استفاده از مخلوط پلیمرهای پلی(‌وینیل‌کلراید) و پلی(‌متیل‌متاکریلات) همراه با نانولوله کربن عامل‌دار شده به روش قالب گیری محلول ساخته و خواص آنها مورد بررسی قرارگرفت. اصلاح نانولوله کربن با استفاده از مخلوط اسیدی و اتیلن‌دی‌آمین انجام شد و ساختار و مورفولوژی نانولوله کربن عامل‌‌دار شده با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) بررسی گردید. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی و الکتروشیمیایی غشاهای تهیه شده نشان داد که مقدار آب، ظرفیت تبادل یونی، پتاسیل غشا، عدد انتقالی، دانسیته بار سطحی و انتخاب‌گری غشاها با افزودن ذرات نانولوله کربن عاملدار شده تا 2% وزنی بهبود یافته است. همچنین نفوذپذیری، شاریونی، مقاومت الکتریکی و پایداری شیمیایی غشاهای تهیه شده با ذرات نانولوله کربن نسبت به غشاهای فاقد نانولوله افزایش یافت. درواقع سطح فعال بالاو تاثیر نانولوله کربن عامل‌دار شده در افزایش آبدوستی و خواص انتقالی غشاها، سبب ایجاد کانال‌های یونی مناسب گردیده و عبور و مرور یون‌ها را تسهیل نموده است. افزایش بیشتر نانوذرات کربن تا حد 4% وزنی موجب کاهش تسلط غشا بر انتقالات یونی شد و خواص الکتروشیمیایی غشاها به طور جزئی کاهش یافت، که این امر می تواند ناشی از تمایل به تجمع نانولوله ‌های کربن در اطراف یکدیگر باشد و علاوه بر این به تجمع این ذرات در اطراف گروه‌های عاملی غشا نیزنسبت داده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Preparation and characterization of heterogeneous anion exchange membranes based on poly (methyl methacrylate), poly (vinyl chloride) and functionalized carbon nanotubes

نویسندگان [English]

  • Alireza Khodabakhshi 1
  • saeed asgari 2
  • Sayed Mohsen Hosseini 3
1 Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Arak University, Arak, Iran
2 Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Arak University
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak 38156-8-8349, Iran
چکیده [English]

Nanocomposite anion exchange membranes were prepared using polymeric blend of poly(vinyl chloride) and poly(methylmetacrylate) by solution casting method. Also functionalized carbon nanotubes were used as additive. The carbon nanotube nanoparticles were modified using acid mixtures and ethylenediamine solution and then the structure and morphology of prepared functionalized carbon nanotubes were studied using infrared spectroscopy (FT-IR) and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The study of the physicochemical and electrochemical properties of prepared membranes showed that the water content, ion exchange capacity, membrane potential, transport number, surface charge density and permselectivity of them were improved by adding up to2% by weight of carbon nanotubes. Also, the permeability, flux, electrical resistance and chemical stability of prepared membranes with carbon nanotube increased compared to the nanotube-free membranes.In fact, the high active level and the effect of the functionalized carbon nanotube on increasing the hydrophilicity and the transfer properties of the membranes have created suitable ion channels and facilitated ion transport. By adding nanoparticles up to 4% by weight, the electrochemical properties of the prepared membranes were reduced slightly. This can be attributed to the blockade of functional groups by nanoparticles and the accumulation of carbon nanotubes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anion exchange membranes
  • Functionalized carbon nanotube
  • Ion exchange capacity
  • Transport number
  • Nanocomposite