Способ измерения коэффициентов диффузии газов через мембраны

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 175512 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 М 15/08 5)5 ЗОБРЕТЕНИ ИСАН ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ: Изобретение относится к области изме- коэффициента диффузии зависит от концентрительной техники и может:быть использо- рации диффузанта, полученный результатизвано при измерении диффузии через . мерения является усредненным" по всемумембраны. рабочему диапазону концентраций газа, а неИзвестен способ определения коэффи- относится к конкретному значению концентциента диффузии как частного деления ве- рации. Поэтому точность измерений козффиличины коэффициента проницаемости на циента диффузии по способу-прототипу каквеличину коэффициента сорбции, правило не превышает 15. Кроме того, при. Однако этот способ является косвенным, измерениях в условиях- высокого давленияпоэтому в ошибку результата входят погрев- мембрана испытывает механическую нагрузности от двух экспериментальных методик.ку от перепада давления, что нередко являетНаиболее близким является способ й- ся причиной поврежДейия мембраны,мерения диффузии газа в мембране, Он за- Цель изобретения - повцшение точноключается в размещении мембраны, . сти измерений, определейие зависимостие свободной от дйффузанта. между двумя ка- коэффициента диффузии 0(С) от концентрамерами, подаче газа в одну из камер и изме- ции С, а также предотвращение повреждерении потока через мембрану, По времени: ния мембраны,задержки появления потока вычисляется ко- Поставленная цель достигается тем, чтоэффициент диффузии, согласно способу измерения коэффициентаВ процессе измерения таким способом диффузии газов через мембраны, заключадавление газа в камере и его концентрация ющемуся в размещений мембраны междув мембране изменяются от нуля до некото- двумя камерами, подаче таза в одну из карыхконечныхзначений. Нотаккаквеличина . мер и измерении количества прошедшего(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ ГАЗОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ(57) Изобретение позволяет измерять коэффициенты диффузии газов через мембраны, определять зависимость коэффициента диффузии от концентрации, а также предотвращать повреждение мембраны. Способ заключается в создании концентрации газа. с обеих сторон мембраны так, чтобы изменение величины коэффициента диффузии было ниже погрешности измерений, Такой способ позволяет повысить точность измерений за счет исключения погрешности, связанной с изменением коэффициента диффузий в зависимости от величины концентрации, . Б2 2 2 и Ьв Ьг - аи а а 2 4 СО - Х г ехр л п=1 и Е 1 е усы внутр еской мееннии и внешний,мбраны уравнения гдеаи Ь-ра соответствен Для сфер 5 (5,6) имеют враанейия для тличаетс ототипа:С 2(Ь ) аналогичного уО 1- - -)- ехр (установления стажение (3) переходтическую зависим- (56ической экстрапов область малыхь абсцисс в точкем запаздывания. И л и - 1В случае ежима выра ую ассимпто ия ентов дифлючающий вумя камер и измерего через ющийся ости изме 55ляции этойвремен онао называе 3 величины При граф ассимптотики пересекает ос мой времене через мембрану потока газа, в процессе измерения создают концентрации газа с обеих сторон мембраны С. Сг, удовлетворяющие следующему условию:дО где -- допускаемая погрешность изме- ОдО рения; - 0,1.О.Процесс диффузии в предлагаемом способе измерения (для случая плоской мембраны с толщиной ) описывается следующими математическими формулами; пС дОС) дС, е) ( ) ОТ ах ахС (11) = С 2, где С(хл) - концентрация диффуэанта в мембране на глубине х в момент времени с,Отсюда видно, что величина концентрации газа.в процессе диффузии для предлагаемого способа изменяется в диапазоне от С 1 до Сг, ПРи сокращении диапазона изменений концентрации диффузанта в мембра не (при уменьшении разности Сг-С 1) точность измерений повышается за счет уменьшения погрешности, обусловленной зависимостью коэффициента диффузии от концентрации газа, Если граничные величины С 1, С 2 удовлетворяют условию (1), то зависимостью коэффициента диффузии от концентрации в диапазоне от С 1 до С 2 пренебрегают без превышения допускаемой погрешности измерения.Выражение для количества прошедшего через мембрану диффузанта О (с) по предлагаемому способу имеет вид: О 1 1б времени запаздывания находят коэффициент диффузии по формуле;О = 6 , (6)который соответствует значению концентрации С 1,В практике для зависимости коэффициента диффузии в качестве аргумента используют или концентрацию диффузанта в10 мембране, или величину давления газа в.камере. Используя п)едлагаемый способ,были проведены измерения коэффициентовдиффузии азота и кислорода в мембране изполиэтилена низкой плотности толщиной 50551 .мкм при температуре 293 К при различныхдавлениях газа. С этой целью в процессеизмерений создавались концентрации газас обеих сторон мембраны С, С 2, удовлетворяющие условию(1) при погрешности эксперимента 10/Способ позволяет измерять коэффициент диффузии газа в мембране при различных концентрациях и получить зависимостькоэффициента диффузии от концентрацииили от давления газа, что было невозможносделать по способу-прототипу. Кроме того,в процессе измерения поддерживаемый перепад давления значительно меньше, чем вспособе-прототипе, что повышает точность30 измерений, а также предотвращает повреждение мембраны.Если мембрана имеет цилиндрическуюформу, выражения (5, 6) становятся следующими;о.(т) 2 соСг - С 1 Тп ЬТаЛ а+Ь2(Ь а)61 оФормула изобретенСпособ измерения коэффицфузии газов через мембраны, вразмещение мембраны между драми, подачу газа в одну из камение количества прошедшемембрану потока газа, о т л и ч атем, что, с целью повышения точ5 Составитель Е.КармановаТехред М,Моргентал Коррек Редактор М. Товтин Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 2886 ВНИИПИ Го но-издательский комбинат" Патент",г,Ужгород,уд. Гагарина,101 оизводс 1755120 6 рений определения зависимости коэффици- . С 1, С 2, удовлетворяющие следующему услоента диффузии ОС 1) от концентрации С, а вию: такжепредотвр щенияповре дениямемб- С С 1 010 С 1 раны, в процессе измерения создают кон- о О С 1 центрации газа с обеих сторон мембраны 5 ОС