تأثیر غلظت نانوالیاف سلولز اصلاح شده با فتالیمید بر روی میزان جذب دی‌اکسیدکربن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده فناوری های شیمیایی، تهران، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش ساخت فیلترهای هوا با غلظت‌های مختلف نانوالیاف سلولز برای ارزیابی قابلیت استفاده از آن در جذب دی-اکسیدکربن است. در این تحقیق از روش خشک‌کن انجمادی برای ساخت فیلترها با سه غلظت مختلف (1، 5/1 و 2 درصد) استفاده شد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که هرچه مقدار غلظت‌ نانوالیاف سلولز بیشتر شود سطح ویژه افزایش می‌یابد اما تخلخل و قطر منافذ کاهش می‌یابند. نتایج حاصله توسط آزمونBET نیز تأیید شد. همچنین ویژگی‌های‌ مکانیکی و آزمون جذب دی‌اکسیدکربن بررسی شد. نتایج حاصل نشان داد که کاهش غلظت‌ نانوالیاف سلولز مقاومت مکانیکی و میزان جذب دی‌اکسیدکربن را کاهش می‌دهد، به طوری‌که کمترین مقاومت مکانیکی و جذب دی‌اکسیدکربن مربوط به غلظت 1 درصد نانوالیاف سلولز اصلاح نشده بود و بیشترین جذب دی‌اکسیدکربن مربوط به غلظت 2 درصد نانوالیاف سلولز اصلاح شده بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Leung, D. Y., Caramanna, G. and Maroto-Valer, M. M., 2014. An overview of current status of carbon dioxide capture and storage technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39: 426-443.

[2] Knöfel, C., Martin, C., Hornebecq, V. and Llewellyn, P. L., 2009. Study of carbon dioxide adsorption on mesoporous aminopropylsilane-functionalized silica and titania combining microcalorimetry and in situ infrared spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry C, 113(52): 21726-21734.

[3] Ansaloni, L., Salas-Gay, J., Ligi, S. and Baschetti, M. G., 2017. Nanocellulose-based membranes for CO2 capture. Membrane Science, 522, 216-225.

[4] Darunte, L.A., Walton, K.S., Sholl, D.S. and Jones, C.W., 2016. CO2 capture via adsortion in amine-functionalized sorbents. Chemical Engineering, 12: 82-90.

[5] Valdebenito, F., García, R., Cruces, K., Ciudad, G., Chinga-Carrasco, G. and Habibi, Y., 2018. CO2 Adsorption of surface-modified cellulose nanofibril films derived from agricultural wastes. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6(10): 12603-12612.

[6] Hornbostel, M. D., Bao, J., Krishnan, G., Nagar, A., Jayaweera, I., Kobayashi, T. and Dubois, L., 2013. Characteristics of an advanced carbon sorbent for CO2 capture. Carbon, 56: 77-85.

[7] Daneleviciute, A., Katunskis, J. and Buika, G., 2009. Electrospun PVA Nanofibres for Gas Filtration Applications. Fibers & Textiles in Eastern Europe, 6(77): 40–43.

[8] Choi, S., Drese, J. H., Eisenberger, P. M. and Jones, C. W., 2011. Application of amine-tethered solid sorbents for direct CO2 capture from the ambient air. Environmental science & technology, 45(6): 2420-2427.

[9] Sung, S. and Suh, M. P., 2014. Highly efficient carbon dioxide capture with a porous organic polymer impregnated with polyethylenimine. Materials Chemistry A, 2(33):13245-13249.

[10] Souzandeh, H., Molki, B., Zheng, M., Beyenal, H., Scudiero, L., Wang, Y. and Zhong, W. H., 2017. Cross-linked protein nanofilter with antibacterial properties for multifunctional air filtration. ACS applied materials & interfaces, 9(27), 22846-22855.

[11] Mahfoudhi, N. and Boufi, S., 2017. Nanocellulose as a novel nanostructured adsorbent for environmental remediation: a review. Cellulose, 24(3), 1171-1197.

[12] Sehaqui, H., Morimune, S., Nishino, T. and Berglund, L.A., 2012. Stretchable and strong cellulose nanopaper structures based on polymer-coated nanofiber networks: an alternative to nonwoven porous membranes from electrospinning. Biomacromolecules, 13:3661-3667.

[13] Miyamoto, T., Takahashi, S.I., Ito, H., Inagaki, H. and Noishiki, Y., 1989. Tissue biocompatibility of cellulose and its derivatives. Biomedical Materials Research, 23:125-133.

[14] Saljoughi, E., Sadrzadeh, M. and Mohammadi, T., 2009. Effect of preparation variables on morphology and pure water permeation flux through asymmetric cellulose acetate membranes. Membrane Science, 326(2): 627–634.

[15] Sepahvand, S., Jonoobi, M. and Ashori, A., 2019. Chemical modification of cellulose nanofibers with phthalimide air filter to adsorb carbon dioxide. Wood and paper science research, 33(4): 531-543. (In Persian).

[16] Dong, Y., Wang, M., Chen, L. and Li, M., 2012. Preparation, characterization of (PVDF HFP)/[bmim]BF4 ionic liquids hybrid membranes and their pervaporation performance for ethyl acetate recovery from water. Desalination, 295: 53–60.

[17] Ding, J., Zhang, M., Jiang, Z., Li, Y., Ma, J. and Zhao, J., 2012. Enhancing the permselectivity of pervaporation membrane by constructing the active layer through alternative self-assembly and spin-coating. Membrane Science, 390: 218–225

 [18] Chen, G., Ushida, T. and Tateishi, T., 2002. Scaffold design for tissue engineering. Macromolecular Bioscience, 2:67-77.

[19] Rafieian, F., Hosseini, M., Jonoobi, M. and Yu, Q., 2018. Development of hydrophobic nanocellulose-based aerogel via chemical vapor deposition for oil separation for water treatment. Cellulose, 25 (8):4695−4710.

[20] Molina, C. T. and Bouallou, C., 2016. Carbon dioxide absorption by ammonia intensified with membrane contactors. Clean Technologies and Environmental Policy, 18(7), 2133-2146.

[21] Feng, J., Nguyen, S. T., Fan, Z. and Duong, H. M., 2015. Advanced fabrication and oil absorption properties of super-hydrophobic recycled cellulose aerogels. Chemical Engineering Journal, 270:168-175.

[22] Souzandeh, H., Scudiero, L., Wang, Y. and Zhong, W. H., 2017. A disposable multi-functional air filter: paper towel/protein nanofibers with gradient porous structures for capturing pollutants of broad species and sizes. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 5(7), 6209-6217.

[23] Jiang, F. and Hsieh, Y. L., 2014. Amphiphilic superabsorbent cellulose nanofibril aerogels. Journal of Materials Chemistry A, 2(18): 6337-6342.

[24] Yang, X. and Cranston, E. D., 2014. Chemically cross-linked cellulose nanocrystal aerogels with shape recovery and superabsorbent properties. Chemistry of Materials, 26(20): 6016-6025.

[25] Si, Y., Yu, J., Tang, X., Ge, J. and Ding, B., 2014. Ultralight nanofibre-assembled cellular aerogels with superelasticity and multifunctionality. J. Nature communications, 5 (5802): 1−9.