Pervaporation with nanoporous membranes

Podgolin, S.K.; Poyarkov, A.A.; Eliseev, A.A.; Petukhov, D.I.; Loimer, T.; Eliseev, A.A.

Авторы: Podgolin Stepan K., Poyarkov Andrei A., Eliseev Artem A., Petukhov Dmitrii I., Loimer Thomas, Eliseev Andrei A.
Журнал: Desalination
Том: 598
Год издания: 2025
Издательство: Elsevier BV
Местоположение издательства: Netherlands
Номер статьи: 118378
DOI: 10.1016/j.desal.2024.118378
Аннотация: Представлено комплексное экспериментальное исследование и теоретическое описание первапорационного переноса жидкости и газа через нанопористые мембраны. Мембраны из анодного оксида алюминия и трекового травления, имеющие прямые каналы в диапазоне диаметров 25-200 нм, были экспериментально протестированы на испарение жидкой воды, спиртов и углеводородов при различных условиях эксплуатации. Выявлена определяющая роль равновесного давления насыщенных паров пенетрантов (варьируемого от ∼10 до ∼50 000 Па) на характеристики мембран, при этом не обнаружено существенного влияния ни диаметра каналов, ни толщины мембраны. Первапорационный поток, превышающий 1,5*10^-5 моль*м^-2*с^-1*Па^-1 (∼10 кг*м^-2*ч^-1*атм^-1 для воды при 60 °C), превосходит проницаемость мембран по Кнудсену, что указывает на перенос жидкости под действием давления Лапласа. Однако она намного ниже теоретического предела Герца-Кнудсена для испаряющихся менисков, что свидетельствует об ограничении теплопередачи. В исследовании отмечается значительное падение температуры, достигающее 30 °C в плоскости испарения. Это пропорционально квадратному корню из давления насыщения пенетрантов, как показали экспериментальные результаты и теоретическое описание. Это приводит к ограничению транспорта с подводом тепла к испарительным менискам, особенно на границах мембран. Сильное охлаждение испарительной плоскости подавляет первапорационный поток с уменьшением локального давления насыщения пенетрантов. Представленное описание обеспечивает низкое относительное отклонение (<30 %) в пределах всего набора пенетрантов и микроструктур мембран. Оно было успешно использовано для повышения стабильности нанопористых мембран в опреснительной первапорации с осаждением тонких высокопроницаемых и селективных слоев оксида графена и MXene. Композитные мембраны демонстрируют незначительное снижение производительности по сравнению с нанопористыми подложками, но при этом обладают значительно повышенной долговременной стабильностью в первапорационном опреснении с отведением ионов.
Добавил в систему: Подголин Степан Константинович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ПсковГУ
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ПсковГУ

Pervaporation with nanoporous membranesстатья Исследовательская статья

Прикрепленные файлы