Διαχωρισμός αερίων (CO2) με πολυμερικές μεμβράνες

Κιέζα-Περούλης, Φραντσέσκο; Kieza-Peroulis, Frantsesko

dc.contributor.author	Κιέζα-Περούλης, Φραντσέσκο	el
dc.contributor.author	Kieza-Peroulis, Frantsesko	en
dc.date.accessioned	2024-09-06T06:40:13Z
dc.date.available	2024-09-06T06:40:13Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60142
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27838
dc.rights	Default License
dc.subject	Πολυμερικές μεμβράνες	el
dc.subject	Κοίλες ίνες	el
dc.subject	Διαχωρισμός αερίων	el
dc.subject	Pebax	en
dc.subject	CO2	en
dc.subject	Polymeric membranes	en
dc.subject	Hollow fibers	en
dc.subject	Gas separation	en
dc.title	Διαχωρισμός αερίων (CO2) με πολυμερικές μεμβράνες	el
dc.title	Gas separation (CO2) with polymeric membranes	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη των υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-06-28
heal.abstract	Αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι η μελέτη πολυμερικών μεμβρανών για διαχωρισμούς αερίων (CO2). Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται πειράματα παρασκευής και χαρακτηρισμού μεμβρανών συμπολυμερούς πολυαιθυλενογλυκόλης/πολυαμιδίου (Pebax®1657). Το Pebax είναι υποσχόμενο υλικό για μεμβράνες διαχωρισμού αερίων γιατί διαλύεται στο οικονομικό και μη τοξικό μίγμα διαλυτών EtOH/H2O (70/30) και έχουν έχει πετύχει υψηλές αποδόσεις διαχωρισμού αερίων σε σχέση με άλλες τεχνολογίες. Χρησιμοποιείται ως μονοστρωματική συμπαγής μεμβράνη ή ως διαχωριστικό στρώμα σε υποστηριζόμενες μεμβράνες. Επίσης μπορεί να αναμιχθεί με πρόσθετα νανοϋλικά προς τροποποίηση των ιδιοτήτων του. Παρασκευάστηκαν υποστηριζόμενες μεμβράνες Pebax-1657 επί υποστρώματος γεωμετρίας κοίλης ίνας. Ως ενδιάμεσο στρώμα χρησιμοποιήθηκε ελαστομερές PDMS (πολυδιμέθυλοσιλοξάνιο) (εμπορική ονομασία Sylgard 184) και ως υπόστρωμα το πολυιμίδιο P84, με ή χωρίς ανάμιξη νανοσωματιδίων GNP (νανοφύλλα άνθρακα) σε αυτά. Για τα υποστρώματα κοίλης ίνας χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της αντιστροφής φάσης μέσω υγρής/ξηρής νηματοποίησης. Ερευνήθηκε μια καινούρια μέθοδος επικάλυψης των υποστρωμάτων με το διαχωριστικό και το ενδιάμεσο στρώμα, μέσω μιας πρωτότυπης συσκευής εμβάπτισης υπό ροή. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε μια εύκολα εφαρμόσιμη τεχνική εγκιβωτισμού των μεμβρανών σε δομοστοιχεία. Επίσης έγιναν επιπρόσθετα πειράματα παρασκευής μεμβρανών επιπέδου φύλλου από Pebax-1657 και PDMS με διάφορες τεχνικές. Τέλος, οι παρασκευασμένες μεμβράνες χαρακτηρίστηκαν ως προς την εκλεκτικότητα και τη διαπέρασή τους μέσω αέριας χρωματογραφίας στους διαχωρισμούς CO2/CH4 και CO2/N2 (αναλογίας ροών 1/9). Στο θεωρητικό μέρος της εργασίας γίνεται αναφορά στις τεχνολογίες διαχωρισμού CO2, τις κατηγορίες και τρόπους παρασκευής μεμβρανών. Επίσης περιλαμβάνονται ιδιότητες διαφόρων πολυμερών Pebax, του PDMS ως διαχωριστικό στρώμα και βιβλιογραφική μελέτη πρόσφατων δημοσιευμένων επιδόσεων μεμβρανών Pebax.	el
heal.abstract	The topic discussed in this thesis is the study on polymeric membranes for gas (CO2) separations. Specifically, experiments on the preparation and characterization of polyethylene glycol/polyamide (Pebax®1657) copolymer membranes are presented. Pebax is a promising material for gas separation membranes because it dissolves in the economical and non-toxic EtOH/H2O (70/30) solvent mixture and has achieved high gas separation efficiencies compared to other technologies. It is used as a monolayer dense membrane or as a separating layer in composite (supported) membranes. It can also be mixed with additional nanomaterials to modify its properties. Pebax-1657 supported membranes on hollow fiber geometry substrate were prepared. The elastomer PDMS (polydimethylsiloxane) (trademark Sylgard 184) was used as the gutter layer and polyimide P84 as the substrate, with or without mixing GNP (graphene nanoplatelets) nanoparticles into them. For the hollow fiber substrates, the phase inversion via dry/wet spinning technique was used. A new method of coating the substrates with the selective and gutter layer was investigated, through a prototype coating under flow device. An easily applicable technique for encapsulating the membranes into modules was then developed. Additional experiments were also performed to prepare flat sheet membranes from Pebax-1657 and PDMS using various techniques. Finally, the prepared membranes were characterized in terms of their selectivity and permeability by gas chromatography in CO2/CH4 and CO2/N2 separations (with flow ratio 1/10). In the theoretical part of the study, reference is made to CO2 separation technologies, the categories and methods of preparing membranes. Also included are properties of various Pebax polymers, PDMS as a selective layer, and a literature review of recent published Pebax membrane performances.	en
heal.advisorName	Μπουρουσιάν, Μιρτάτ	el
heal.committeeMemberName	Κόντος, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Φάββας, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	78 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false