第七章气体膜分离

onР1. History?2. Mechanism?3. Membrane Preparation ?4. Membrane Characterization?5. Membrane module?6. Mathematic model for gas membrane separation ?7. ApplicationsР1. HistoryР1823年德国Doebereiner, J.W.Р170年前,Mitchell,H2/CO2?二战铀的浓缩?1979年从合成氨驰放气回收氢工业化Р1. HistoryР透量和选择性难同时满足Р工业化的原因:?硅橡胶?中空纤维膜及膜分离器?适宜的应用背景Р2 气体在微孔膜中的传递机理Р气体在微孔膜中的分离效应决定因素?诺森数Р气体分子的平均运动自由程膜的平均孔径Р(7-1)Р(7-4)Р(7-2)Р(7-3)Р2.1 粘性流Р粘性流< 1 ?孔径大于操作条件气体分子的平均运动自由程,孔内分子流动受分子之间碰撞作用支配?粘性流模型РHagen-Poiseuille定律Р(7-5)Р为气体压力Р为气体流动方向Р为孔半径Р假设孔的方向垂直于膜表面Р膜孔两侧的压力Р固定后,则通过该孔的气体总摩尔流量Р也随之确定Р变化式(7-5)后积分Р(7-6)Р式中Р为膜厚,将气体总摩尔流量Р转化成通过该膜孔的标准体积流量Р(7-7)Р分别为标准状态下的压力和温度Р可见Р取决于被分离气体粘度比。由于气体粘度一般差别不大,因此气体处于粘性流状态是没有分离性能的。Р2.2 Knudsen扩散流(分子流)Р诺森数> 1?孔径小于操作条件下的气体分子平均运动自由程,孔内分子流动受分子与孔壁之间的碰撞作用支配?扩散流模型Р根据Fick定律,通过一个该孔的气体摩尔流量Р(7-8)РKundsen扩散系数Р分子平均运动速度Р为气体的分子量Р为气体的膜中的摩尔浓度。