氣體分離膜 | 結(jié)構(gòu)、機(jī)理與評價(jià) | 研究表征方法分享
發(fā)布日期:2024-12-26 來源:貝士德儀器 點(diǎn)擊量:951
我們先認(rèn)識(shí)一下氣體分離膜,對其有個(gè)直觀感受。這兩種實(shí)驗(yàn)室大家常用到的氣體管路,就是可以認(rèn)為是氣體分離膜。
PU管,這種管路可以選擇性的讓空氣中的水蒸氣透過,而氮氧無法通過,即使管路內(nèi)部是高壓的高純氣體,空氣中的水蒸氣也可以源源不斷的透過管壁進(jìn)入管路內(nèi)部,而造成高純氣體被污染,是不是很神奇?
聚四氟乙烯管,這種管路可以讓氫氣透過,管路內(nèi)即使氫氣壓力低于大氣壓,氫氣也可以源源不斷的滲透到大氣,發(fā)生氫泄漏。
以上兩種情況都屬于特定氣體的滲透現(xiàn)象,注意不是漏氣,而這種現(xiàn)象,也造成了實(shí)驗(yàn)室自搭裝置容易出現(xiàn)氣體不純的重要原因,在氣體性質(zhì)不確定時(shí),建議使用不銹鋼管。
我們說回氣體分離膜。
通過以上兩個(gè)例子,讓我們了解到這種“反向壓力下”的氣體流動(dòng),其實(shí)就是膜法氣體分離現(xiàn)象。
那么,膜法氣體分離的機(jī)理是什么呢?
即在分壓差或濃度差驅(qū)動(dòng)下的氣體滲透。
大家注意是“分壓差”或“濃度差”,而不是“總壓差”,這也就是為什么氣體會(huì)選擇性“反壓力流動(dòng)”,也就是說,氣體分離的核心機(jī)理不是日常見到的在氣壓力差下的氣體流動(dòng),而是在分壓差或濃度差下 的氣體滲透。
如果說我們需要在施加一定的總壓力,通過增加分壓差或濃度差來提高氣體分離效率,就需要?dú)怏w分離膜具有一定的強(qiáng)度,那么我們則可以將滲透分離層負(fù)載在支撐層上,即我們需要支撐層。
另外,增大氣壓差會(huì)增加能耗,另外對分離膜的強(qiáng)度要求較高,那么,還有一種增加分離效率的方法,可以避免這兩個(gè)問題,那就是設(shè)計(jì)增加選擇性吸附富集層。 通過多孔材料的選擇性吸附,增大膜高濃度側(cè)待分離組分的濃度,大幅增加膜兩側(cè)的濃度差,從而大幅提升分離效率。
以上就是氣體分離膜受關(guān)注度較高的復(fù)合膜的核心的三層結(jié)構(gòu)。到這里,我們就對氣體分離膜有了一個(gè)基礎(chǔ)的了解。
那么以上三層結(jié)構(gòu)的分析測試評價(jià)相關(guān)的儀器有哪些?
氣體分離膜 | 結(jié)構(gòu)、機(jī)理與評價(jià) | 研究表征方法分享
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我們先認(rèn)識(shí)一下氣體分離膜,對其有個(gè)直觀感受。這兩種實(shí)驗(yàn)室大家常用到的氣體管路,就是可以認(rèn)為是氣體分離膜。
PU管,這種管路可以選擇性的讓空氣中的水蒸氣透過,而氮氧無法通過,即使管路內(nèi)部是高壓的高純氣體,空氣中的水蒸氣也可以源源不斷的透過管壁進(jìn)入管路內(nèi)部,而造成高純氣體被污染,是不是很神奇?
聚四氟乙烯管,這種管路可以讓氫氣透過,管路內(nèi)即使氫氣壓力低于大氣壓,氫氣也可以源源不斷的滲透到大氣,發(fā)生氫泄漏。
以上兩種情況都屬于特定氣體的滲透現(xiàn)象,注意不是漏氣,而這種現(xiàn)象,也造成了實(shí)驗(yàn)室自搭裝置容易出現(xiàn)氣體不純的重要原因,在氣體性質(zhì)不確定時(shí),建議使用不銹鋼管。
我們說回氣體分離膜。
通過以上兩個(gè)例子,讓我們了解到這種“反向壓力下”的氣體流動(dòng),其實(shí)就是膜法氣體分離現(xiàn)象。
那么,膜法氣體分離的機(jī)理是什么呢?
即在分壓差或濃度差驅(qū)動(dòng)下的氣體滲透。
大家注意是“分壓差”或“濃度差”,而不是“總壓差”,這也就是為什么氣體會(huì)選擇性“反壓力流動(dòng)”,也就是說,氣體分離的核心機(jī)理不是日常見到的在氣壓力差下的氣體流動(dòng),而是在分壓差或濃度差下 的氣體滲透。
如果說我們需要在施加一定的總壓力,通過增加分壓差或濃度差來提高氣體分離效率,就需要?dú)怏w分離膜具有一定的強(qiáng)度,那么我們則可以將滲透分離層負(fù)載在支撐層上,即我們需要支撐層。
另外,增大氣壓差會(huì)增加能耗,另外對分離膜的強(qiáng)度要求較高,那么,還有一種增加分離效率的方法,可以避免這兩個(gè)問題,那就是設(shè)計(jì)增加選擇性吸附富集層。 通過多孔材料的選擇性吸附,增大膜高濃度側(cè)待分離組分的濃度,大幅增加膜兩側(cè)的濃度差,從而大幅提升分離效率。
以上就是氣體分離膜受關(guān)注度較高的復(fù)合膜的核心的三層結(jié)構(gòu)。到這里,我們就對氣體分離膜有了一個(gè)基礎(chǔ)的了解。
那么以上三層結(jié)構(gòu)的分析測試評價(jià)相關(guān)的儀器有哪些?