پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با مطالعه چهار نوع غشاء مورد استفاده در فرآیندهای جداسازی گاز، موفق به معرفی مناسب‌ترین غشاء ها شدند که تامین غشاء های مورد نیاز صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی را با کمترین هزینه محقق می کند.

به گزارش دیده بان علم ایران، کریم گلزار، مجری طرح «شبیه‌سازی و مدل‌سازی فرآیند جداسازی مخلوط گازی با استفاده از غشاء های نانوکامپوزیت پلیمری» با بیان اینکه در فرآیندهای متفاوت در مهندسی شیمی، مخلوط‌های گازی متفاوتی وجود دارد که بنا به دلایل متفاوت، مهندسان مجبور به جداسازی یک یا چند نوع گاز از این مخلوط گازی می‌باشند، اظهار داشت: روش‌های جداسازی گازیِ بسیاری با عملکردهای متفاوتی وجود دارد. یکی از این روش‌ها که عملکرد بسیار مناسبی داشته و به‌ خوبی فرآیند جداسازی گازی را انجام می‌دهد، فرآیند جداسازی با استفاده از غشا است.

وی گفت: از آنجایی که برای جداسازی گازهای متفاوت در شرایط مختلف، پارامترهای تاثیرگذار متفاوتی وجود دارد، لذا غشاهای متفاوت با عملکردهای متفاوتی نیز طراحی و ساخته شده‌اند.

گلزار افزود: امروزه با توجه به مطالعات انجام‌ شده، محققان و مهندسان دریافته‌اند که فرآورشِ غشاهای پلیمری در مقایسه با سایر مواد نظیر مواد سرامیکی، فلزی و … بسیار ساده‌ بوده و از سوی دیگر، برای کاربردهای متفاوت، می‌توان از مواد پلیمری متفاوت استفاده کرد. علاوه بر این، مهندسان طراحی غشاء به این نتیجه رسیدند که به منظور ارتقای سطح کیفیت مکانیکی و توانایی جداسازی غشاهای پلیمری از مواد غربال‌گر مولکولی که عموماً از قدرت مکانیکی بالایی برخوردارند، در طراحی‌های خود استفاده کنند اما نکته حائز اهمیت این است که طراحی، ساخت و آزمایش غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری هم به لحاظ اقتصادی و هم به لحاظ صرفِ وقت، مقرون به صرفه نمی‌باشند، لذا استفاده از فرآیندهای شبیه‌سازی و مدل‌سازی برای پیش‌بینی خواص فیزیکی و انتقالی این غشاها بسیار ضروری است.

مجری طرح با اشاره به استفاده فراوان از غشاءها در فرآیندهای جداسازی بر ضرورت تولید غشاهایی با کیفیت بهتر و عملکرد بالاتر تاکید کرد.

وی افزود: این در حالی است که در برخی موارد، غشاءهای مورد استفاده برای فرآیند خاصی در صنعت، انتخاب مناسبی نیستند از این رو تلاش کردیم با اجرای پروژه تحقیقاتی با هدف بررسی غشاء های نانوکامپوزیت پلیمری، غشای نانوکامپوزیت پلیمری بهینه را به صنعت پیشنهاد دهیم.

این محقق عنوان این پروژه را “شبیه‌سازی و مدل‌سازی فرآیند جداسازی مخلوط گازی با استفاده از غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری” ذکر کرد و گفت: در این طرح ابتدا مطالعات جامعی‌ در خصوص انواع غشاهای خالص و نانوکامپوزیت پلیمری انجام شد و عملکرد غشاء های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت و غشاء هایی که بهترین کیفیت و بالاترین کارایی را داشتند، انتخاب شدند.

وی یکی از دلایل انتخاب غشاء های بهینه را معیارهای زیست‌ محیطی ذکر کرد و گفت: پس از آن که با استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (Materials Studio) فرآیند شبیه‌سازی به‌دقت و به‌‌ صورت مرحله به مرحله انجام شد، در نهایت خواص فیزیکی چون دانسیته، دمای انتقال شیشه‌ای، کسر حجم آزاد و طرح تفرق اشعه ایکس و همچنین خواص انتقالی مانند نفوذپذیری، حلالیت، عبورپذیری و انتخاب پذیری این غشاء ها محاسبه شدند و با مقادیر تجربی موجود، مورد مقایسه قرار گرفتند.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: نتایج این تحقیقات نشان داد که ما در کسب فناوری شبیه‌سازی و بومی‌سازی کردن آن موفق بودیم، ضمن آنکه فرآیند محاسبه خواص کاربردی مورد نیاز به‌درستی انجام شده است.

وی اضافه کرد: علاوه بر آن با به‌کارگیری نرم‌افزار شبیه‌سازی، به‌ منظور اصلاح نقاط ضعف غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری موجود، غشاء هایی طراحی کردیم که دارای خواص فیزیکی و انتقالی فوق‌العاده هستند؛ لذا، این مطالعه با یافتن راه‌های جدید اصلاح خواص غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری، در جهت بهبود ویژگی‌های آنها و همچنین اقتصادی کردن تولید این غشاها، گام برداشته و مرزهای دانش این شاخه از مهندسی شیمی را ارتقاء بخشیده است.

گلزار ارائه مدل‌های ریاضی برای تعیین و پیش‌بینی خواص کاربردی غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری با استفاده از تکنیک مدل‌سازی شبکه عصبی را از دیگر مراحل اجرای این طرح عنوان کرد و گفت: این مدل‌های ریاضی بر اساس خواص ذاتی مواد پلیمری، نانوذرات موجود در غشاء های نانوکامپوزیت پلیمری و همچنین شرایط دمایی و فشاری طراحی شده‌اند؛ لذا، این مدل‌ها در مدت زمان بسیار کم و با دقت بالا قادر خواهند بود که خواص مورد نیاز در صنایع پتروشیمی، پالایشگاهی و شرکت‌های صنعتی وابسته به محیط زیست را تامین کنند.

انتهای پیام