Today gas filtration trough porous membranes is used industrially as an alternative to conventional separation methods such as distillation, centrifugation and extraction. For microporous membranes gas transmission is closely related to porosity, the overall thickness and the mean pore diameter. The most important parameters of porous membranes as well the formula (derived from Fick’s first law) that relates the molar flux to permeability have been introduced. All possible gas transport mechanisms in porous membrane have been investigated: Hagen-Pouiselle, Knudsen, surface diffusion, capillary condensation and molecular sieving. It has been also described the parallel transport model in which the permeability is the sum of the above described mechanisms. Finally it has been showed the case with pore segment between 2 and 50 nm where laminar flow, Knudsen diffusion and surface diffusion take place.

Oggi la filtrazione dei gas con membrane porose è una metodica utilizzata ndustrialmente come alternativa ai metodi di separazione convenzionali quali la distillazione, la centrifugazione e l’estrazione. Per le membrane microporose la permeazione del gas attraverso una membrana è strettamente legata alla porosità, allo spessore complessivo e al diametro medio dei pori. Sono stati definiti sia i parametri più importanti delle membrane porose che la formula (derivata dalla prima legge di Fick) che mette in relazione il flusso molare alla permeabilità. Sono stati illustrati tutti i possibili meccanismi di trasporto dei gas nelle membrane porose: Hagen-Pouiselle, Knudsen, surface diffusion, capillary condensation and molecular sieving. È stato anche descritto il modello di trasporto in parallelo in cui la permeabilità è la somma dei meccanismi sopra descritti. Infine è stato mostrato il caso relativo a membrane con pori tra 2 e 50 nm dove hanno luogo il flusso laminare, la diffusione di Knudsen e la diffusione superficiale.

Gas transport through porous membranes

De Meis, Domenico
2017

Abstract

Oggi la filtrazione dei gas con membrane porose è una metodica utilizzata ndustrialmente come alternativa ai metodi di separazione convenzionali quali la distillazione, la centrifugazione e l’estrazione. Per le membrane microporose la permeazione del gas attraverso una membrana è strettamente legata alla porosità, allo spessore complessivo e al diametro medio dei pori. Sono stati definiti sia i parametri più importanti delle membrane porose che la formula (derivata dalla prima legge di Fick) che mette in relazione il flusso molare alla permeabilità. Sono stati illustrati tutti i possibili meccanismi di trasporto dei gas nelle membrane porose: Hagen-Pouiselle, Knudsen, surface diffusion, capillary condensation and molecular sieving. È stato anche descritto il modello di trasporto in parallelo in cui la permeabilità è la somma dei meccanismi sopra descritti. Infine è stato mostrato il caso relativo a membrane con pori tra 2 e 50 nm dove hanno luogo il flusso laminare, la diffusione di Knudsen e la diffusione superficiale.
Today gas filtration trough porous membranes is used industrially as an alternative to conventional separation methods such as distillation, centrifugation and extraction. For microporous membranes gas transmission is closely related to porosity, the overall thickness and the mean pore diameter. The most important parameters of porous membranes as well the formula (derived from Fick’s first law) that relates the molar flux to permeability have been introduced. All possible gas transport mechanisms in porous membrane have been investigated: Hagen-Pouiselle, Knudsen, surface diffusion, capillary condensation and molecular sieving. It has been also described the parallel transport model in which the permeability is the sum of the above described mechanisms. Finally it has been showed the case with pore segment between 2 and 50 nm where laminar flow, Knudsen diffusion and surface diffusion take place.
Knudsen diffusion;Hagen-Pouiselle mechanism;Gas transport;Gas separation;Porous membranes
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/6775
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