Nová efektivní modifikace klasické permeační cely pro vyhodnocení sorpce plynů v membráně během transportního procesu

Membránové procesy se v současné době řadí mezi perspektivní separační postupy pro dělení plynných směsí, protože jsou relativně jednoduché a energeticky nenáročné. Jejich výhodou je dále možnost optimalizovat separační postup použitím vhodných membrán pro danou směs.  To na druhou stranu vyžaduje při vyhledávání vhodných membrán testování transportních vlastností velkého množství membrán připravených z různých materiálů. Proto použití kvalitního testovacího zařízení, které poskytuje spolehlivé a rychlé výsledky, je velmi žádoucí.

Skupina Dr. Uchytila zabývající se již dlouhou dobu testováním transportu plynů polymerními membránami, navrhla a ve spolupráci s mechanickými dílnami našeho ústavu zkonstruovala několik testovacích aparatur. Současné permeační aparatury používané v zahraničních laboratořích poskytují údaje pouze o permeabilitě a o difuzivitě plynu, ale neumožňují stanovit sorpci plynu v daném materiálu membrány. Všechny tyto údaje nezbytné k popisu transportu plynu polymerní membránou a stanovení separační účinnosti polymerního materiálu membrány jsme schopni vyhodnotit pomocí nového zařízení z jediného experimentu.

Naše nově navržená permeační aparatura je založena na jednoduché myšlence, že rozdíl mezi tokem permeaujícího plynu do a z membrány odpovídá sorbovanému plynu v membráně, což umožňuje měřit nárůst sorbovaného množství plynu v membráně během experimentu. Toto je dosaženo díky speciální konstrukci permeační cely, kdy byl kladen důraz na velikost uzavíratelných objemů nad a pod membránou tak, aby množství plynu v membráně bylo srovnatelné s množstvím plynu uzavřeného v těchto objemech.

Tento článek byl na základě komentářů recenzentů vybrán editorem (Editor’s Choice Articles) jako článek měsíce července v prestižním časopise Journal of Membrane Science.

Znázornění principu vyhodnocení sorpce plynu v polymerní membráně na základě permečního experimentu

• Setnickova, K.; Jiriste, L.; Maly, M.; Petrickovic, R.; Tseng, H-H.  and Uchytil, P.: An approach for evaluating gas sorption in polymer matrix membranes based on balancing incoming and outgoing membrane mass fluxes. J. Membr. Sci. 2022, 661(5) 120867-1200879. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120867