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Hochdruckpermeation mit selektiven Polymermembranen für die Separation gasförmiger Gemische
Der Stofftransport gasförmiger Gemische durch Polymermembranen wurde theoretisch und experimentell für Zulaufdrücke bis 6o bar untersucht. Der Einfluß der Zusammensetzung des Drucks und der Temperatur auf die Permeation von Gemischen aus Methan, Ethan, Propan und n-Butan durch gummiartige Polymermembranen wird aufgezeigt. Durch den hohen Druck gewinnt das nichtideale Zustandsverhalten des aufzutrennenden Gasgemisches bezüglich des Stofftransports an Bedeutung. Das reale Gasverhalten führt auf eine Reduktion der Triebkräfte für die Permeation und somit zu erheblichen Einbußen an Membrantrennleistung. Der Mechanismus des Stofftransports durch nichtporöse, symmetrische Polymembranen wird jedoch nicht durch den Gesamtdruck beeinflußt. Durch die Sorption der Permeanden in der Membran wird eine Plastifizierung des Membranpolymers hervorgerufen. Diese führt zu einer Erhöhung der Selektivitäten für die untersuchten Gemische, da die Permeabiliten für die größeren Molekühle stärker zunehmen als für die kleineren Moleküle. Zum Vorausberechnen der Permeabilitäten im Gemisch auf der Basis von Reinstoffdaten wird aufbauend auf dem allgemeinen Lösungs-Diffusions-Modell ein erweitertes Stofftransport-Modell entwickelt. Hierin werden insbesondere das Realverhalten und die Plastifizierung der Membran für die Permeation gasförmiger Gemische mit n Komponenten berücksichtigt. Die Gültigkeit dieses Modells wurde mit Meßwerten überprüft. Hierfür wird ein speziell konzipierter Hochdruckgaskreislauf mit ausreichend turbulenten Volumenströmen des Zulaufs eingesetzt, um Konzentrationspolarisation an der Membranoberseite zu vermeiden. Die gemessenen Permeabilitäten im binären, ternären und quarternären Gemisch können mit dem erweiterten Stofftransport - Modell sehr gut vorausberechnet werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Modellen wird damit eine deutlich verbesserte Verfahrensauslegung und ein effizienterer Einsatz der Membrantechnik ermöglicht.
Hochdruckpermeation mit selektiven Polymermembranen für die Separation gasförmiger Gemische
Der Stofftransport gasförmiger Gemische durch Polymermembranen wurde theoretisch und experimentell für Zulaufdrücke bis 6o bar untersucht. Der Einfluß der Zusammensetzung des Drucks und der Temperatur auf die Permeation von Gemischen aus Methan, Ethan, Propan und n-Butan durch gummiartige Polymermembranen wird aufgezeigt. Durch den hohen Druck gewinnt das nichtideale Zustandsverhalten des aufzutrennenden Gasgemisches bezüglich des Stofftransports an Bedeutung. Das reale Gasverhalten führt auf eine Reduktion der Triebkräfte für die Permeation und somit zu erheblichen Einbußen an Membrantrennleistung. Der Mechanismus des Stofftransports durch nichtporöse, symmetrische Polymembranen wird jedoch nicht durch den Gesamtdruck beeinflußt. Durch die Sorption der Permeanden in der Membran wird eine Plastifizierung des Membranpolymers hervorgerufen. Diese führt zu einer Erhöhung der Selektivitäten für die untersuchten Gemische, da die Permeabiliten für die größeren Molekühle stärker zunehmen als für die kleineren Moleküle. Zum Vorausberechnen der Permeabilitäten im Gemisch auf der Basis von Reinstoffdaten wird aufbauend auf dem allgemeinen Lösungs-Diffusions-Modell ein erweitertes Stofftransport-Modell entwickelt. Hierin werden insbesondere das Realverhalten und die Plastifizierung der Membran für die Permeation gasförmiger Gemische mit n Komponenten berücksichtigt. Die Gültigkeit dieses Modells wurde mit Meßwerten überprüft. Hierfür wird ein speziell konzipierter Hochdruckgaskreislauf mit ausreichend turbulenten Volumenströmen des Zulaufs eingesetzt, um Konzentrationspolarisation an der Membranoberseite zu vermeiden. Die gemessenen Permeabilitäten im binären, ternären und quarternären Gemisch können mit dem erweiterten Stofftransport - Modell sehr gut vorausberechnet werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Modellen wird damit eine deutlich verbesserte Verfahrensauslegung und ein effizienterer Einsatz der Membrantechnik ermöglicht.
Hochdruckpermeation mit selektiven Polymermembranen für die Separation gasförmiger Gemische
Alpers, A. (Autor:in)
1997
168 Seiten, 52 Bilder, 7 Tabellen, 90 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Permeabilität , Membran , Membranfilter , Kohlenwasserstoff , Erdgas , Stoffübergang , Methan , Ethan , Propan , Butan , Polymer , Volumenstrom , Gasgemisch , Gastrennen , mathematisches Modell , Polymermembran
Immissions- und Emissionsmessung gasformiger Stoffe
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Messung gasförmiger Schadstoffe in der Raumluft
| Online Contents | 1996