Транспорт газов через пористые мембраны

Для пористых мембран транспорт газа в системе газ — мембрана — газ заключается в эффузии газа через мельчайшие поры. Коэффициенты проницаемости, полученные для таких мембран, во многих аспектах отличаются от соответствующих коэффициентов для непористых поли- [c.174]

У.4.1. Транспорт газов через пористые мембраны [c.228]

В пористых мембранах наиболее важны такие структурные параметры, как размер пор, распределение пор по размерам, пористость и геометрия пор. Они должны учитываться в любой разрабатываемой модели. Селективность таких мембран основывается главным образом на различиях между размерами частицы и поры. Описание транспортных моделей будет включать обсуждение всех этих параметров. С другой стороны, в плотных, непористых мембранах молекула может проникать, только если она растворяется в мембране. Степень такой растворимости определяется сродством между полимером (мембраной) и низкомолекулярным компонентом. Далее, вследствие существования движущей силы компонент переносится от одной стороны мембраны к другой путем диффузии. Селективность в этих мембранах определяется в основном различиями растворимостей и/или коэффициентов диффузии. Следовательно, существенными для скорости транспорта параметрами являются такие, которые дают информацию о термодинамическом взаимодействии или сродстве между мембраной (полимером) и диффундирующим веществом. Взаимодействие между полимерами и газами обычно невелико, тогда как между полимерами и жидкостями часто существуют сильные взаимодействия. Когда сродство в системе увеличивается, полимерная сетка будет обнаруживать склонность к набуханию, и это набухание оказывает значительное влияние на транспорт. Такие эффекты должны рассматриваться при любом описании транспорта через плотные мембраны. [c.226]

Уравнение VI-30 показывает, что поток обратно пропорционален квадратному корню из молекулярной массы. Для заданных мембраны и перепада давления она служит единственным параметром, определяющим поток. Следовательно, разделение двух газов по механизму кнудсеновского потока зависит от отношения квадратных корней из их молекулярных масс. Это означает, что обычно достигаются низкие степени разделения. Более высоких степеней разделения можно достичь лишь при использовании каскадов, включающих несколько связанных между собой модулей (см. гл. VIII), что часто бывает экономически неоправданным, поэтому до сих пор этот способ использован в промышленном масштабе лишь для обогащения гексафторида урана ( иГб), который относится к очень дорогим веществам. Достигнутый фактор разделения и чрезвычайно низок в идеальном случае фактор разделения равен 1,0043, но и этого значения не удается достичь на практике. (Завод, где этот метод реализован с использованием керамических мембран, находится в Три-кастэне, во Франции.) Следует отметить, что при транспорте газов через непористые мембраны (см. разд. VI.4.2.2) кнудсеновский поток не имеет места. В то же время при использовании непористых композиционных мембран с плотным верхним слоем на подложке пористой структуры кнудсеновский поток, величина которого зависит от размера пор подложки, дает определенный вклад в общий поток. [c.310]

Еще один подход, который может использоваться для описания транспорта через пористые мембраны, это фрикционная модель, или модель внутреннего трения. В ней прохождение газа через пористую мембрану рассматривается как сумма вязкостного потока и диффузии, т. е. поток всегда смешанный. Постулируется, что поры столь узкие, что свободный транспорт молекул растворенного вещества через поры невозможен и всегда существует определенное трение между растворенным веществом и стенкой поры, а также между растворителем и стенкой поры или растворителем и растворенным веществом. Сила трения Е в расчете на моль линейно связана с различиями скорости или с относительной скоростью. Коэффициент пропорциональности этой зависимости называется коэффициентом трения /. Рассматривая массоперенос растворителя и растворенного вещества и принимая стенки поры неподвижными Ут = 0), можно записать [c.230]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология