คุณรู้เกี่ยวกับประโยชน์ของเมมเบรนออกซิเจนมากแค่ไหน?

เยื่อหุ้มออกซิเจน เป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการผลิตไนโตรเจนจากก๊าซมีเทน เนื่องจากเมมเบรนช่วยให้คุณผลิตไนโตรเจนโดยการผสมก๊าซสองชนิด การทำเช่นนี้ คุณจะผลิตไนโตรเจนได้มากขึ้นและรวดเร็วยิ่งขึ้น การใช้เมมเบรนออกซิเจนจึงมีประโยชน์มากมาย นี่คือบางส่วน:

เมมเบรนที่ซึมผ่านได้ของออกซิเจนเป็นกลยุทธ์ที่น่าหวังในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไนโตรเจนในวงจรพลังงาน อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วเมมเบรนโพลีเมอร์ไม่มีความสามารถในการเลือกซึมได้สูง การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบผลกระทบของความหยาบผิวของฟิล์มเหล่านี้ต่อประสิทธิภาพของฟิล์ม

เครื่องปฏิกรณ์เมมเบรนเส้นใยกลวง BCFZ ถูกนำมาใช้ในการศึกษานี้ สร้างชั้นที่มีรูพรุนโดยใช้สารละลาย BCFZ ที่ให้ความร้อนที่ 1,050 °C เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง จากนั้นจึงแปรงลงบนพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรน หลังจากใช้งานไป 120 ชั่วโมง ให้วิเคราะห์ภาพ SEM ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าชั้น BCFZ ที่มีรูพรุนจะเพิ่มตำแหน่งการรวมตัวของไอออนออกซิเจน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการซึมผ่านของออกซิเจน

Fe-pillared Cloisite 15A (P-C15A) ที่กระจายตัวในโพลีซัลโฟนเมทริกซ์ มีคุณสมบัติหลายอย่างรวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลางจลน์ pKa และการเลือก

ใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์ภาพ ประมาณมุมสัมผัสซ้าย-ขวาของเมมเบรน ความหยาบเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความแข็งแรงเชิงกลของเมมเบรนและประสิทธิภาพของระบบ

ที่อุณหภูมิ 890 °C เมมเบรนมีความสามารถในการเลือกคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อมีลิเธียมคลอไรด์ ค่านี้จะลดลง 63%

เมื่อความเข้มข้นของมีเทนบนฝั่งเพอมีเอตเพิ่มขึ้น การแปลงมีเทนลดลงจาก 45% เป็น 33% การลดลงนี้อาจเป็นผลมาจากอัตราที่ลดลงของการเกิดมีเซนไคม์ 1O2 ภายในเมมเบรน

นอกจากนี้ชั้น BCFZ ที่มีรูพรุนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านออกซิเจนได้ ขีดจำกัดล่างของการซึมผ่านของ 1O2 คือเพียง 2 ซม./วินาที แม้ว่าอัตราการส่งผ่านออกซิเจนจะสูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อมีชั้นที่มีรูพรุน แต่ก็ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้มีเทนเปลี่ยนสภาพได้อย่างสมบูรณ์

โรงงานผลิตออกซิเจนแบบเมมเบรนเป็นระบบอุตสาหกรรมที่ออกแบบมาเพื่อสร้างออกซิเจน มันค่อนข้างง่ายและเชื่อถือได้ และสามารถรวมเข้ากับระบบอากาศที่มีอยู่ได้ โรงงานออกซิเจนแบบเมมเบรนผลิตออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์ 30-45% นี่คือข้อได้เปรียบหลักเหนือพืชชนิดอื่น

ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิกและมีอยู่ในกระบวนการทางเทคโนโลยีที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคน้ำมันและก๊าซเพื่อแปรรูปและเพิ่มความหนืดของน้ำมัน นอกจากนี้ยังใช้ในกระบวนการตัดและกระบวนการบัดกรีอีกด้วย

เดิมที วิธีการวัดอาศัยการวิเคราะห์สี แต่การพัฒนาล่าสุดทำให้สามารถแสดงข้อมูลแบบเรียลไทม์ได้ วิธีการที่เรียกว่า O-OCR ช่วยให้สามารถตรวจจับปริมาณการใช้ออกซิเจนในอุปกรณ์ที่มีชั้นเมมเบรนหลายชั้นพร้อมกันได้

อีกวิธีหนึ่งคือ O-MCP ช่วยให้สามารถรวบรวมข้อมูลความเข้มข้นของออกซิเจนและข้อมูลการใช้ออกซิเจนได้พร้อมกัน ในตอนแรกทำได้ด้วยอุปกรณ์เครื่องเดียว นักวิจัยสามารถจำลองการวัดและประมาณค่าข้อมูล OCR เซลล์เดียวได้โดยใช้การสร้างแบบจำลองที่อิงการวิเคราะห์ไฟไนเอลิเมนต์

ชุดเซ็นเซอร์แบบออปติคัลจะอยู่ที่ช่องไมโครช่องด้านล่างของ O-MCP หน่วยเซนเซอร์หนา 0.75 มม. การไหลในไมโครช่องสัญญาณแต่ละช่องจะถูกควบคุมโดยอาร์เรย์ของปั๊มขนาดเล็กที่อยู่ภายในฝาของอุปกรณ์

O-MCP ยังช่วยให้สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญที่เกิดจากยาได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบในแผ่นเพาะเลี้ยงไมโครฟลูอิดิกที่มีเซลล์เยื่อบุผิวท่อไตใกล้เคียงของมนุษย์

เนื่องจากหัวออกซิเจนแบบเมมเบรนใช้งานง่ายกว่า จึงมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่า ในทางตรงกันข้าม โรงงานผลิตออกซิเจนแช่แข็งต้องใช้อุปกรณ์ทางเทคนิคขั้นสูงและดำเนินงานที่ซับซ้อนกว่า อย่างไรก็ตาม พืชเหล่านี้มีความน่าเชื่อถือมากกว่าและสามารถให้ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าได้

ในการศึกษานี้ การออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมที่สุดของโมดูล OTM ถูกกำหนดโดยการระบุพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตที่เกี่ยวข้อง นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการสาธิตโมดูลเมมเบรนออกซิเจนที่สามารถประกอบ ทดสอบ และใช้งานในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมได้สำเร็จ

เพื่อจุดประสงค์นี้ โมดูลต้นแบบได้รับการออกแบบโดยใช้แนวทางแบบสหสาขาวิชาชีพ ซึ่งต้องคำนึงถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต การประกอบ คุณลักษณะ และการออกแบบ เป็นที่น่าสังเกตว่าแนวทางนี้สามารถขยายไปยังโมดูลประเภทอื่นได้ กุญแจสำคัญในการออกแบบที่ประสบความสำเร็จคือการมีระบบการปิดผนึกที่ถูกต้อง

ส่วนประกอบที่ใช้ในการศึกษานี้คือโมดูล OTM ชนิดเพลทที่สร้างจากวัสดุเซรามิกคอมโพสิตและชั้นที่มีรูพรุน แต่ละชั้นจะถูกเคลือบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเป็นหน่วย ออกแบบทางเดินภายในให้มีอัตราการไหลของก๊าซที่เหมาะสม

มีการเพิ่มองค์ประกอบหกเหลี่ยม 20 โหนดลงในโมเดลเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของโมดูล Thin Film OTM สิ่งนี้จะเพิ่มความแม่นยำของค่าความเค้นบนชั้นช่องก๊าซ

มีการทดสอบการเจาะหลายครั้งเพื่อประเมินประสิทธิภาพของเมมเบรน การทดสอบที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดครั้งหนึ่งแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ซึมผ่านที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดจริงๆ แล้วอยู่ที่ด้านบนสุดของชั้นที่มีรูพรุน

มีเทนเป็นองค์ประกอบสำคัญของก๊าซธรรมชาติ ผลิตโดยกระบวนการต่างๆ มากมาย เช่น การบำบัดน้ำเสีย การฝังกลบ การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน การใช้ที่ดิน และการขนส่งเชื้อเพลิงฟอสซิล

การปล่อย CH4 ต่อหน่วยพื้นที่ขึ้นอยู่กับชนิดของดินและความเข้มข้นของ CH4 ในดิน ประมาณว่าระหว่าง 50% ถึง 90% ของ CH4 ที่ผลิตใต้ดินจะถูกออกซิไดซ์ก่อนที่จะถึงชั้นบรรยากาศ เนื่องจากมีพื้นที่รูพรุนและความสามารถของจุลินทรีย์ในการออกซิไดซ์ก๊าซ

มีเทนสามารถเป็นสารก่อความร้อนที่มีประสิทธิภาพได้ อย่างไรก็ตามผลกระทบจากภาวะโลกร้อนจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป โชคดีที่มลพิษจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับก๊าซอายุสั้นนี้สามารถลดหรือกำจัดได้โดยการปรับปรุงอุปกรณ์น้ำมันและก๊าซ และลดการรั่วไหล

นอกจากนี้ พื้นที่ชุ่มน้ำตามธรรมชาติและไฟป่ายังเป็นแหล่งก๊าซมีเทนอีกด้วย เนื่องจากก๊าซนี้มีความไวไฟสูง จึงอาจก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศไม่ดี สารผสมที่ระเบิดได้เหล่านี้อาจทำให้เกิดอาการทางเดินหายใจอย่างรุนแรงได้

แหล่งปล่อยก๊าซมีเทนที่สำคัญอีกแหล่งหนึ่งคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล EPA ได้พัฒนาโปรแกรมส่งเสริมมีเทนจากถ่านหินเพื่อช่วยแก้ไขปัญหานี้ ด้วยการอัปเกรดอุปกรณ์น้ำมันและก๊าซ ป้องกันการรั่วไหล และให้ความรู้แก่สาธารณชน หน่วยงานหวังที่จะลดการมีส่วนร่วมของมลพิษนี้ต่อสภาพภูมิอากาศของเรา

การทดลองภาคสนามเป็นเวลาสองปีดำเนินการในประเทศจีนตะวันออกเฉียงใต้ การศึกษานี้ตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ของชั้นดินต่างๆ และการปล่อยก๊าซมีเทน ความเข้มข้นของ CH4 ในชั้นต่างๆ ถูกวัดโดยใช้โพรบเก็บตัวอย่างแบบหลายขั้นตอน

ศึกษาผลของการปฏิสนธิไนโตรเจนต่อความเข้มข้นของ CH4 ในดิน ความเข้มข้นของ CH4 ในดินสี่ชั้นเพิ่มขึ้นตามการปฏิสนธิไนโตรเจน การแก้ไขถ่านไบโอชาร์ไม่มีผลกระทบที่มีนัยสำคัญต่อความเข้มข้นของ CH4

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการซึมผ่านของออกซิเจนผ่านเมมเบรนแบบอสมมาตร นอกจากนี้ยังพยายามระบุความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการผลิตวัสดุเมมเบรนที่มีแนวโน้มดี

ความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนเป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาความมีชีวิตทางเศรษฐกิจของกระบวนการเมมเบรน เพื่อที่จะพัฒนาโซลูชันที่มีประสิทธิภาพ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และยั่งยืนสำหรับการผลิตออกซิเจน วัสดุเมมเบรนจะต้องมีความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนสูง นี่เป็นสิ่งสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการและลดต้นทุนการผลิต การศึกษาต่างๆ ได้ตรวจสอบการซึมผ่านของออกซิเจนในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างๆ

ความสามารถในการซึมผ่านเป็นฟังก์ชันของการไล่ระดับความดันย่อยของออกซิเจน อัตราแลกเปลี่ยนที่พื้นผิว และการแพร่กระจายของไอออนออกซิเจนจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของตัวแปรเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการทดลอง ตัวอย่างเช่น การซึมผ่านของออกซิเจนผ่านเมมเบรนโพลีเมอร์มักถูกจำกัดด้วยความเสถียรทางเคมีและความร้อนของวัสดุ

เราตรวจสอบผลกระทบของอุณหภูมิและความเร็วลมขาเข้าต่อการซึมผ่านของออกซิเจนผ่านเมมเบรนที่ไม่สมมาตรสองตัว เพื่อกำหนดอัตราการสร้างออกซิเจน เรายังจัดหาฮีเลียมบริสุทธิ์เป็นก๊าซกำจัดที่ด้านที่รองรับของเมมเบรนอีกด้วย

ผลลัพธ์ของเราแนะนำว่าฟลักซ์ของออกซิเจนเพิ่มขึ้นตามปัจจัยสำคัญเนื่องจากการซึมผ่านของออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ด้านแกนยังได้รับการปรับปรุงอีกด้วย แม้ว่าความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนจะสูงกว่า แต่ความสามารถในการเลือกคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

มีการทดสอบอุณหภูมิห้องหลายครั้งกับตัวอย่างจำนวนมาก การทดสอบเหล่านี้ยืนยันความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการผลิต ที่อุณหภูมิ 950 °C กำลังวัดแรงดัดงอ sf โดยใช้ฟิกซ์เจอร์ SiC สี่จุดแบบกำหนดเอง นอกจากนี้ ยังมีการวางเทอร์โมคัปเปิล Pt/Pt-Rh ไว้ข้างตัวอย่างเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิ