ای بر غشاهای جداسازی گاز

جداسازی یک یا چند گاز از مخلوطهای پیچیده گازی در بیشتر صنایع اهمیت دارد . در حال حاضر این جداسازی ها به صورت تجاری توسط فرایندهای تبرید ، جذب با تناوب فشار (PSA) و جداسازی توسط غشاها صورت میگیرد که هر یک از این فرایند ها با توجه به  شرایط عملیاتی خاص خود ، نوع ، شکل ، اندازه و حجم گاز نافذ مزایا و معایبی دارد .[1]

اولین مشاهدات علمی انجام شده در زمینه جداسازی گازها توسط میشل[1] در سال 1831 بوده است. با این حال توماس گراهام شیمیدان اسکاتلندی سهم قابل توجهی در بیان انتشار گازها و مایعات دارد. تقریبا همزمان با همان موضوع فیک فیزیولوژیست برجسته فرضیه مفهوم انتشار و قانون اول فیک را با مطالعه انتقال گاز از نیتروسلولوز فرموله کرد.[1, 2]

امروزه غشاهای جداسازی گاز در بسیاری از فرایندهای جداسازی از جمله جداسازی نیتروژن ، هیدروژن ، اکسیژن و گاز طبیعی (جهت جداسازی دی اکسید کربن ، آب زدایی و تنظیم نقطه شبنم) جداسازی بخار-بخار و آب زدایی از هوا  استفاده می شود .[3] ویژگی های

 خاص و مزایای فرایندهای غشایی را می توان به شرح زیر گزارش کرد :[1]

• سادگی در عملیات ، راه اندازی و نصب تجهیزات
• سرمایه پایین مورد نیاز و پایین بودن مصرف انرژی و عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت مانند کمپرسور (که در فرایند تبرید از آن استفاده می شود )
• اقتصادی بودن و انعطاف پذیری بالا حتی در سیستم هایی با ظرفیت بالا
• عدم نیاز به فضای زیاد و سیستم های کمکی
• قابلیت استفاده در شرایط دما و فشار معمولی
• قابلیت استفاده به صورت عملیات پیوسته
• سادگی در استفاده همزمان با دیگر فرایندهای جداسازی

رشد سریع در تکنولوژی غشاها به ویژه برای جداسازی گاز از اوایل سال 1960 آغاز شد. [2] این غشاها امروزه به طور گسترده ای در صنایع شیمیایی و در کاربردهای پزشکی استفاده می شود . [3]

فرایندهای جداسازی گاز توسط غشاها که تکنولوژی در حال ظهور[3] است در مقیاس صنعتی از اواخر دهه ی هفتاد و هنگامی که Prism® معرفی شد مطرح شده است.با این حال استفاده از تکنولوژی غشاها برای جداسازی گاز به شدت گسترش یافته و استفاده از آن ها در بسیاری از کاربردهای صنعتی معمول شده است. تفاوت استفاده از غشاها و سایر فرایندها در حدود 250 میلیون دلار در سال در برخی از فرایندها است.[2]

دو پارامتر مهم برای توصیف عملکرد جداسازی غشاها را میتوان تراوایی[4] و گزینش پذیری[5] دانست. تراوایی عمدتا ظرفیت یک غشا برای قدرت تراوش خوانده میشود ، تراوایی بالا نشان دهنده ی یک غشا با توان بالاست . اما این توان بالا بی فایده است مگر انکه با گزینش پذیری خوب و پتانسیل اقتصادی مقرون به صرفه همراه باشد . از سوی دیگر یک غشا با گزینش پذیری کم سطح در دسترس زیادی لازم دارد که همین عامل میتوان موجب غیر جذاب شدن غشا گردد. [4]

کاربردهای صنعتی بسیاری از غشاها در جدول 1-1 آمده است . همچنین برنامه های کاربردی مهمتری نیز در حال بررسی میباشد