Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/27936Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Γαλατά, Ευδοκία | el |
| dc.date.accessioned | 2017-04-20T06:11:16Z | - |
| dc.date.available | 2017-04-20T06:11:16Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/27936 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.1963 | - |
| dc.rights | Default License | - |
| dc.subject | Μεμβράνες | el |
| dc.subject | Γραφένιο | el |
| dc.subject | Διάχυση τύπου Knudsen | el |
| dc.title | Ανάπτυξη και μελέτη σύνθετων μεμβρανών νανοδομών άνθρακα για διαχωρισμούς αερίων | el |
| heal.type | masterThesis | - |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Μεμβράνες (Χημεία) | el |
| heal.classification | Γραφένιο | el |
| heal.dateAvailable | 2017-04-20T06:12:16Z | - |
| heal.language | el | - |
| heal.access | free | - |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.publicationDate | 2015 | - |
| heal.bibliographicCitation | Βιβλιογράφία : σ. 113-117 | el |
| heal.abstract | Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, αναφέρονται για πρώτη φορά οι ιδιότητες διαπέρασης αερίου σε μεμβράνες οξειδίου του γραφενίου (συμβολίζονται GO) σε σχέση με τα χαρακτηριστικά της πορώδους δομής τους και της επιφανειακής χημείας των πρόδρομων γραφιτικών φύλλων. Μεταβάλλοντας την ταχύτητα διήθησης του αρχικού εναιωρήματος GO, καθώς και την συγκέντρωση των επιφανειακών λειτουργικών ομάδων του χρησιμοποιούμενου GO, επιτεύχθηκε ο έλεγχος του μεγέθους πόρων των ανεπτυγμένων μεμβρανών GO. Η διήθηση οδήγησε στην εναπόθεση συναθροίσεων φύλλων GO, με τις συναθροίσεις να αποτελούνται από 4-5 φύλλα GO, επί της άνω επιφανείας φίλτρου μικτού εστέρα κυτταρίνης (MCE) με πόρους των 0,45 μm. Οι GO μεμβράνες ήταν εύκολο να διαχωριστούν από το υπόστρωμα MCE και ήταν αρκετά ισχυρές για να ενσωματωθούν σε διατάξεις μεμβράνης ώστε να μελετηθεί η διαπερατότητα και εκλεκτικότητα διαφόρων αερίων. Η ανάλυση περίθλασης ακτίνων X (XRD) έδειξε ότι το d-απόσταση μεταξύ των φύλλων GO σε κάθε συνάθροιση ήταν πολύ μικρή για να είναι προσβάσιμη από τα μόρια του αερίου, όπως επιβεβαιώθηκε και από την ανάλυση προσρόφησης Ν2 (77Κ) και τα πειράματα διαπερατότητας / διαχωρισμού. Κατά συνέπεια, τα μόρια του αερίου διεισδύουν μόνο μέσω του κενού χώρου μεταξύ των συναθροίσεων GO, ή τις ασυνέχειες των φύλλων GO κατά τη διάσταση x, y καθώς αυτά εναποτίθενται στην επιφάνεια του υποστρώματος, και όχι μέσω του χώρου μεταξύ των των φύλλων. Τα κενά αυτά (πόροι) σχηματίζουν μια συνεχή διαδρομή μέσω της οποίας τα διάφορα αέρια, αναλόγως του μεγέθους τους, μπορούν να περάσουν από την μία επιφάνεια της μεμβράνης στην άλλη. Το πάχος των παραγόμενων μεμβρανών GO ήταν της τάξεως των 7-20 μm. Κατά την παρασκευή των μεμβρανών, ταχεία διήθηση του εναιωρήματος GO οδήγησε σε τυχαία διάταξη των συναθροίσεων GO και, ως συνέπεια, σε υψηλότερο πορώδες. Στην περίπτωση αυτή, οι προσβάσιμοι πόροι αντιστοιχούν αυστηρά στα διάκενα μεταξύ των πακτωμένων συναθροίσεων GO, με κάθε μία από αυτές να έχει διαστάσεις της τάξεως του ca. 1-2 μm (βασικό επίπεδο (x,y)) και πάχος (z) 3,5-4 nm (δηλαδή, μερικά GO στρώματα), Στην περίπτωση αυτή το μέγεθος των διάκενων (πόρων) διαβαθμίζεται αντιστρόφως ανάλογα του ρυθμού διήθησης. Από την άλλη πλευρά, πολύ αργή διήθηση οδήγησε σε πιο οργανωμένη δομή εναπόθεσης , με τα επιμέρους φύλλα GO τοποθετημένα το ένα πάνω από το άλλο και τα διάκενα νααντιστοιχούν σε ασυνέχειες στην εναπόθεση των φύλλων GO κατά μήκος του βασικού επιπέδου του υποστρώματος (x,y). Με τον τρόπο αυτό δημιουργήθηκαν μικρότερα διάκενα (< 3 nm) που αποτελούν την πορώδη δομή μέσω της οποίας διέρχονται τα αέριο κάθετα στο βασικό επίπεδο την μεμβράνης. Οι μεμβράνες GO που αναπτύχθηκαν με αργή διήθηση του εναιωρήματος παρουσίασαν καλή απόδοση διαχωρισμού για αρκετά ζεύγη αερίων, με εκλεκτικότητες που (π.χ., 7,0, 8,0, 5,6, 8,0, 10,5 και 13,0 αντίστοιχα για H 2 / N2, H2 / CO, H 2 / CH4, H 2 / C 2 H6, H 2 / C 4 H 10 και H 2 / SF6) που είναι διπλάσιες αυτών που προβλέπονται για διάχυση τύπου Knudsen (3.7, 3.7, 2.8, 3.9, 5.4 και 8.5, αντίστοιχα). Τα αποτελέσματα αυτά επιτευχθηκαν για θερμοκρασία 25 oC και διαφορά πίεσης στα άκρα τηςμεμβράνης τηε τάξεως των 30 mbar. Οι μεμβράνες που αναπτύχθηκαν μέσω αργής διήθησης, ήταν σχεδόν αδιαπέραστες σε ατμό μέτα-ξυλενίου πράγμα που αποτελεί ένδειξη για την ύπαρξη μικροπόρων με μέγεθος στην περιοχή των 6-7 Ά. Επιπλέον, οι περισσότερες υδρόφοβες μεμβράνες (παρασκευάζονται χρησιμοποιώντας GO με μικρότερη ποσότητα ομάδων επιφανειακού οξυγόνου) εμφάνισαν πολύ μεγάλες τιμές διαπερατότητας σε ατμούς H2O (2 τάξεις μεγέθους υψηλότερη σε σύγκριση με το H 2 ), ένα χαρακτηριστικό που τις καθιστά πολύ υποσχόμενα υλικά για εφαρμογή σε διεργασίες απόσταξης μέσω μεμβράνης. | el |
| heal.abstract | The gas permeance properties of self-standing graphene oxide (denoted hereafter as GO) membranes, in relation to their pore structure characteristics and their surface chemistry, are reported for the first time. By varying the filtration rate of the starting GO suspension as well as the amount of the surface functional groups of the employed GO, it was possible to fine tune the pore size of the developed GO membranes. The involved filtration approach led to the arrangement of the two dimensional GO stacks/layers on the top surface of mixed cellulose ester (MCE) filters with pores of 0.45 κm. The as-produced GO films were easily detached from the MCE substrate and were robust enough for incorporation in various membrane modules and performance of gas permeability studies. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the d-distance between succeeding GO layers was very small to be accessible by gas molecules, as confirmed by N2 adsorption analysis and permeation/separation experiments. Consequently, gas molecules permeated solely through the void space between GO stacks, or discontinuities of GO layers, rather than through the inter-layer space between the GO sheets, these as-shaped voids (pores) forming a continuous flow path for gas transport through the developed 7-20 κm thick GO membranes. Importantly, a fast filtration of the GO suspension led to a haphazard arrangement of GO stacks and, as consequence, to a higher porosity. In this case, the accessible pores strictly correspond to the empty space between aggregated GO stacks, each one having large dimensions of ca. 1-2 κm (basal plane) and a thickness of 3.5-4 nm (i.e., a few GO layers), and the pore size varied inversely with the filtration rate. On the other hand, a very slow filtration resulted in more ordered structures, with the individual GO layers arranged one on top of the other, the voids corresponding to discontinuities in the stacking of the GO layers along the basal plane, which create shorter (< 3 nm) path lengths vertically to the basal plane. These slow filtration derived membranes exhibited a good separation performance for several gas pairs, with probed selectivities (e.g., 7.0, 8.0, 5.6, 8.0, 10.5 and 13.0 respectively for H2/N2, H2/CO, H2/CH4, H2/C2H6, H2/C4H10 and H2/SF6) exceeding nearly twice those corresponding to Knudsen type of diffusion (3.7, 3.7, 2.8, 3.9, 5.4 and 8.5, respectively) at 25 oC and 30 mbar of transmembrane pressure difference. These membranes developed via slow filtration were almost impermeable to mxylene vapor which is indicative for the dominance of micropores with size in the range of 6- 7 Å. In addition, the more hydrophobic membranes (prepared using GO with lower amount of oxygen surface groups) exhibited very high H2O vapor permeances (2 orders of magnitude higher when compared to H2), a characteristic that makes them excellent candidates for application in membrane distillation processes. | en |
| heal.advisorName | Μπλέτσιος, Κωνσταντίνος | el |
| heal.committeeMemberName | Μπλέτσιος, Κωνσταντίνος | el |
| heal.committeeMemberName | Χατζηγεωργίου, Ευάγγελος | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | - |
| heal.numberOfPages | 117 σ. | - |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΜΕΥ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε. ΓΑΛΑΤΑ ΕΥΔΟΚΙΑ 2015.pdf | 4.15 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
