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气体分离膜的渗透系数和渗透速率

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:渗透系数是描述气体分离过程中气体透过膜的难易程度的参数,由被分离气体和膜材料的性质所决定。气体分离膜对气体的渗透系数因气体的种类、膜材料的化学组成和分子结构的不同而不同。对于非对称膜和复合膜,致密皮层厚度难以准确计算和测定,膜的气体渗透性能不再用渗透系数P来描述,而使用渗透速率来表示。

气体分离膜的渗透系数和渗透速率

渗透系数是描述气体分离过程中气体透过膜的难易程度的参数,由被分离气体和膜材料的性质所决定。气体分离膜对气体的渗透系数因气体的种类、膜材料的化学组成和分子结构的不同而不同。当同一种气体透过不同材质的气体分离膜时,渗透系数主要取决于气体在膜中的扩散系数,而同一种气体分离膜对不同气体进行透过时,渗透系数的大小主要取决于气体对膜的溶解系数。渗透系数P可用如下公式表示:

式中:P——渗透系数,cm3·cm/(cm2·s·Pa);

q——气体透过量,m3/s;

L——膜厚度,m;

A——膜面积,m2

t——时间,s;

Δp——膜两侧压力差,Pa。

由公式(9-14)可知,为了提高非多孔膜的气体渗透量,必须增大渗透系数、压力差和膜表面积以及减小膜厚度;此外,为了提高混合气的分离效率,一定要选用渗透系数差较大的膜。(www.xing528.com)

对于非对称膜和复合膜,致密皮层厚度难以准确计算和测定,膜的气体渗透性能不再用渗透系数P来描述,而使用渗透速率来表示。渗透速率Ji可用如下公式表示:

式中:Ji——渗透速率,cm3·/(cm2·s·Pa);

q——气体透过量,m3/s;

A——膜面积,m2

t——时间,s;

Δp——膜两侧压力差,Pa。

渗透系数和渗透速率可用实验直接测得膜两侧压力差、膜厚度、膜面积、气体透过膜的体积流量,根据式(9-14)、式(9-15)直接计算得到。

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