生物气体主要成分在玻璃多硫基膜中的溶解性和扩散性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.

背景情况:

• 生物气是一种可控的可再生能源,需要有效地分离甲 (CH4) 和二氧化碳 (CO2).
• 膜过程是生物气体升级的关键,但了解气体膜相互作用,如吸附和膨胀,对于优化至关重要.
• 基于聚硫的膜用于用于生物气分离的吸附膜系统.

研究的目的:

• 使用聚硫膜分析控制CH4-CO2分离的现象.
• 描述CO2,CH4及其混合物在聚硫材料中的可溶性和扩散性.
• 评估竞争性吸附和膨胀对膜性能的影响.

主要方法:

• 利用双模式吸附和部分固定模型来描述气体溶解度和扩散.
• 使用重力测量纯气吸附异热体测量模型参数的确定.
• 从先前的研究中分析了CO2/CH4混合物成分的透度.

主要成果:

• 在5bar以上的压力下,观察到由于CO2引起的膜胀.
• 发现实际的CO2/CH4选择性低于理想的选择性,这是由于CH4存在时CO2扩散减少而导致的.
• 与纯气体相比,在混合物中显示出较高的CO2/CH4可溶性选择性,其中CO2占主导地位,并从自由体积中取代CH4.

结论:

• 二氧化碳对聚硫膜具有较强的亲和力,导致CH4的竞争性吸附和位移.
• 溶解度,而不是扩散,是影响这种系统中气体分离的主要因素,占总溶解度的65-73%.
• 这些发现为优化基于膜的沼气升级过程提供了关键的见解.