Transporte de gas en membranas de matriz mixta: dos métodos para determinar el retraso en el tiempo
Autores: Fuoco, Alessio; Monteleone, Marcello; Esposito, Elisa; Bruno, Rosaria; Ferrando-Soria, Jesús; Pardo, Emilio; Armentano, Donatella; Jansen, Johannes Carolus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Transporte de gas en membranas de matriz mixta: dos métodos para determinar el retraso en el tiempo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Método
Propiedades de transporte
Permeabilidad
Difusividad
Solubilidad
Membranas de matriz mixta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El método más ampliamente utilizado para medir las propiedades de transporte de membranas poliméricas densas es el método de retardo en el tiempo en un instrumento de incremento de volumen/ presión constante. Aunque simple y rápido, este método proporciona solo datos relativamente superficiales y promediados de la permeabilidad, difusividad y solubilidad de especies de gas o vapor en la membrana. El presente manuscrito discute un método computacional más sofisticado para determinar las propiedades de transporte sobre la base de un ajuste de toda la curva de permeación, incluyendo el período transitorio. Se compararon el método tradicional de la tangente y el procedimiento de ajuste para el transporte de seis gases ligeros (H, He, O, N, CH y CO) y etano y etileno en membranas de matriz mixta (MMM) basadas en Pebax1657 y el marco metal-orgánico (MOF) Cu(S,S)-hismox·5HO. Las desviaciones de los datos experimentales de la curva teórica podrían atribuirse a la estructura particular del MOF, con cavidades de diferentes tamaños. El procedimiento de ajuste reveló dos coeficientes de difusión efectivos diferentes para el mismo gas en el caso del metano y etileno, debido a la inusual morfología de los vacíos en los MOFs. Además, el método se aplicó a la permeación de gas mixto en una innovadora configuración de presión constante/volumen variable con análisis continuo de la composición del permeado por un analizador de gas residual por espectrometría de masas en línea. Este método puede proporcionar el coeficiente de difusión de especies de gas individuales en una mezcla, durante experimentos de permeación de gas mixto. Dicha información era previamente inaccesible y mejorará significativamente la comprensión del transporte de gas mixto en membranas poliméricas o de matriz mixta.
Descripción
El método más ampliamente utilizado para medir las propiedades de transporte de membranas poliméricas densas es el método de retardo en el tiempo en un instrumento de incremento de volumen/ presión constante. Aunque simple y rápido, este método proporciona solo datos relativamente superficiales y promediados de la permeabilidad, difusividad y solubilidad de especies de gas o vapor en la membrana. El presente manuscrito discute un método computacional más sofisticado para determinar las propiedades de transporte sobre la base de un ajuste de toda la curva de permeación, incluyendo el período transitorio. Se compararon el método tradicional de la tangente y el procedimiento de ajuste para el transporte de seis gases ligeros (H, He, O, N, CH y CO) y etano y etileno en membranas de matriz mixta (MMM) basadas en Pebax1657 y el marco metal-orgánico (MOF) Cu(S,S)-hismox·5HO. Las desviaciones de los datos experimentales de la curva teórica podrían atribuirse a la estructura particular del MOF, con cavidades de diferentes tamaños. El procedimiento de ajuste reveló dos coeficientes de difusión efectivos diferentes para el mismo gas en el caso del metano y etileno, debido a la inusual morfología de los vacíos en los MOFs. Además, el método se aplicó a la permeación de gas mixto en una innovadora configuración de presión constante/volumen variable con análisis continuo de la composición del permeado por un analizador de gas residual por espectrometría de masas en línea. Este método puede proporcionar el coeficiente de difusión de especies de gas individuales en una mezcla, durante experimentos de permeación de gas mixto. Dicha información era previamente inaccesible y mejorará significativamente la comprensión del transporte de gas mixto en membranas poliméricas o de matriz mixta.