Prezentacja programu PowerPointbeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/Wyklad_6.pdf ·...
Transcript of Prezentacja programu PowerPointbeta.chem.uw.edu.pl/people/AMyslinski/zaklad/Megiel/Wyklad_6.pdf ·...
Dyfuzyjne techniki membranowe
Wykład 6
Opracowała dr Elżbieta Megiel
Membrany w separacji gazów
• Przemysłowo wykorzystano membrany mikroporowate w rozdzielaniu 235U
• od 238U w postaci gazowych sześciofluorków. Zastosowanie GS w procesie wzbogacania uranu
= 1.004
Membrany w separacji gazów
• Stan cieczy przechłodzonej, makrocząsteczki w formie nieuporządkowanych kłębków, a miedzy nimi słabe oddziaływania, uporządkowanie jedynie bliskiego zasięgu.
Mogą znajdować się w stanie: • Szklistym • Lepkosprężystym (elastycznym) • Wysokoelastycznym • Plastycznym (ciekłym)
Polimery amorficzne
• W stanie szklistym występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu sąsiadujących
makrocząsteczek lub ich fragmentów ruchy segmentalne są zamrożone, polimer jest sztywny i nie poddaje się odkształceniu
• W stanie elastycznym ruchy segmentalne są uwolnione odkształcenie pod wpływem działającej siły sprężyste nawet do 1000%.
• Polimery szkliste
• Polimery elastyczne
Membrany w separacji gazów
Stan szklisty/elastyczny polimeru
Tg 1500C
Stan elastyczny
Stan elastyczny
Tg (-1000C)
Stan szklisty
Stan szklisty
Zakres temp separacji
Sorpcja i dyfuzja w membranach polimerowych
• Model sorpcyjno-dyfuzyjny
Desorpcja Sorpcja
Dyfuzja
Nadawa
Permeat
P = S D P – wpółczynnik permeacji S – współczynnik sorpcji D- współczynnik dyfuzji
Sorpcja w membranach polimerowych
• W polimerach szklistych w zakresie niskich ciśnień opisywana za pomocą prawa Henry’ego w przypadku braku oddziaływań penetranta z membraną
C = kH p C- stężenie gazu p – ciśnienie gazu
• Jeśli dyfundujący związek oddziałuje z polimerem ( np. CO2 z membraną z PET) sorpcja Henry’ego nakłada się na sorpcję Langmuira, co prowadzi do izotermy wypadkowej.
Sorpcja w membranach polimerowych
Ciśnienie cząstkowe gazu [Pa]
Ci
cm3 (STP) cm3
polimeru
• Jeśli dyfundujący związek oddziałuje z polimerem ( np. CO2 z membraną z PET) sorpcja Henry’ego nakłada się na sorpcję Langmuira, co prowadzi do izotermy wypadkowej.
Sorpcja w membranach polimerowych
Ciśnienie cząstkowe gazu [Pa]
Ci
cm3 (STP) cm3
polimeru
• W membranach z polimerów elastycznych sorpcja jest znacznie większa, polimer działa jak rozpuszczalnik w stosunku do związku dyfundującego.
Sorpcja w membranach polimerowych
A. Wolińska- Grabczyk, A. Jankowski, Charakterystyka membran polimerowych do separacji płynów, Membrany teoria i praktyka, Zeszyt IV
-106 -72 -46 -123 -120 -115 100 80
Tg 0C
Przemysłowe zastosowania separacji gazów
• Wydzielanie azotu z powietrza Zastosowanie azotu: • w przemyśle
spożywczym • w przemyśle
metalowym • w przemyśle
chemicznym • w wydobywaniu ropy
naftowej i gazu ziemnego
• w okrętownictwie • w lotnictwie
Przemysłowe zastosowania separacji gazów
Przemysłowe zastosowania separacji gazów
Perwaporacja (ang. Pervaporation) PV
Rozdzielanie mieszanin ciekłych polegające na przemianie fazowej I stopnia z transportem masy przez nieporowatą liofilową membranę. Rozdział nie zależy od równowagi ciecz – para.
Sposoby prowadzenia:
• Perwaporacja próżniowa
• Perwaporacja z gazem nośnym
• Perstrakcja permeat rozcieńczany cieczą obojętną
Perwaporacja (ang. Pervaporation) PV