3.2. Gázszeparáció pórusmentes membránon keresztül

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A gázszeparáció hajtóereje alapvetően a koncentrációgradiens, de a nyomáskülönbségnek is fontos szerepe van a művelet kivitelezésében (Stern, 1986; Kohl, 1997; Baker, 2002; Drioli, 2010). A pórusmentes membránon át történő gázszeparáció leírásához az 3.1. ábrán vázoltuk fel a műveletet.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

3.1. ábra. A gázszeparáció sematikus ábrája
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A pórusmentes filmen keresztül történő gázdiffúzió legegyszerűbb leírásához Fick I. törvényéből (1 dimenzióra) célszerű kiindulni (Mulder, 1996; Yampolskii, 2011; Hoek, 2013):
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.1)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

ahol D a diffúziós koefficiens és a hajtóerő: a koncentrációgradiens a membrán keresztmetszetére vonatkoztatva. Állandósult (steady-state) körülmények között ez az egyenlet kiintegrálható adott i komponensre, a membrán vastagságát figyelembe véve:
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.2)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

ahol c0,i és cl,i a két oldalon (0 – betáplálási oldal, l – permeátumoldal) mérhető koncentráció, míg l a membrán vastagsága. A koncentrációkat a Henry-törvényben szereplő parciális nyomások határozzák meg, ez általános esetben így írható fel:
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.3)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

ahol Si az adott komponens oldhatósági koefficiense a membránban. A Henry-törvény főként az amorf, elasztomer polimerek esetén alkalmazható, mivel az oldhatóság gyakran sokkal komplexebb az üveges átmeneti hőfok alatt. A (3.2) és a (3.3) egyenleteket kombinálva kapjuk meg a gázszeparáció leírására általában használt képletet, amely egy adott komponens fluxusát adja meg:
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.4)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Az egyenletben szereplő D diffúziós koefficiens és az S oldhatósági koefficiens azt is jelzi a figyelmes szemlélő számára, hogy – ezek szerint – ez a két faktor játszik igazán fontos szerepet a szeparáció során. Másképp megfogalmazva: a szeparáció az oldódásos-diffúziós mechanizmus szerint játszódik le. A két koefficiens szorzataként kapjuk meg az ún. permeabilitási koefficienst (P):
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.5)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Így a (3.4) egyenlet egyszerűsíthető:
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

(3.6)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Ebből a képletből világosan kitűnik, hogy a membránon át történő áramlás (fluxus) egyenesen arányos az adott i komponens membrán két oldalán mért parciális nyomáskülönbségével és fordítottan arányos a membrán vastagságával.
Tartalomjegyzék navigate_next
Keresés a kiadványban navigate_next

A kereséshez, kérjük, lépj be!
Könyvjelzőim navigate_next
A könyvjelzők használatához
be kell jelentkezned.
Jegyzeteim navigate_next
Jegyzetek létrehozásához
be kell jelentkezned.
    Kiemeléseim navigate_next
    Mutasd a szövegben:
    Szűrés:

    Kiemelések létrehozásához
    MeRSZ+ előfizetés szükséges.
      Útmutató elindítása
      delete
      Kivonat
      fullscreenclose
      printsave