Rusiya alimləri müxtəlif qazların qarışıqları üçün polimer membranların keçiriciliyini proqnozlaşdırmağa kömək edəcək riyazi model təklif ediblər. Belə bir sistemdə qazın ayrılmasının seçiciliyi fərdi qazların keçiriciliyinin eksperimental dəyərlərindən hesablanmış "ideal" dəyərdən nəzərəçarpacaq dərəcədə kənara çıxa bilər. Müəlliflər bunun niyə baş verdiyini izah etdilər və hesablamaların düzgünlüyünü praktikada sübut etdilər. Təklif olunan model kompleks təcrübələr olmadan selektiv materialların xassələrini və onların istehsalda, sənayedə və tibbdə istifadə imkanlarını müəyyən etməyə imkan verəcək. Tədqiqat Rusiya Elm Fondunun qrantı ilə dəstəkləndi.
Polimer membranlar neft qazının təmizlənməsində, havada təhlükəli və ya çirkləndirici birləşmələrin aşkarlanmasında və ürək-ağciyər maşınlarında uçucu komponentləri ayırmaq üçün istifadə olunur. Onların işləmə prinsipi ondan ibarətdir ki, membran materialı əsasən özündən müəyyən kimyəvi və fiziki xassələrə, xüsusən də məsamələri ilə müqayisə olunan ölçülərə malik molekulları keçir. Əks halda, əlaqələr membran tərəfindən yavaş və ya gecikir.
Keçiricilik (materialın qaz molekullarını özündən keçirmə qabiliyyəti) və selektivlik (qarışıq komponentlərindən birinin seçici ötürülməsi) polimer membranlardan praktik məqsədlər üçün istifadə edərkən diqqət yetirilən əsas xüsusiyyətlərdir. Əksər materiallar üçün bu xassələri onlardan təmiz və ya ayrı-ayrı qazları keçirməklə asanlıqla ölçmək olar. Bu halda elm adamları birləşmənin membrandan keçmə sürətini ölçür və ondan materialın sözdə ideal seçiciliyini hesablayırlar. Bununla belə, bu, səhv nəticələrə gətirib çıxara bilər, çünki qazların qarışığını ayırmaqda polimer membranının faktiki seçiciliyi ideal dəyərdən əhəmiyyətli dərəcədə (böyüklük sırasına görə) kənara çıxa bilər. Rusiya Elmlər Akademiyasının (Moskva) A.V.Topçiyev adına Neft-Kimya Sintezi İnstitutunun tədqiqat qrupu təmiz komponentlərin keçiriciliyinə dair eksperimental məlumatlar əsasında qaz qarışıqlarından keçərkən membranların faktiki seçiciliyini proqnozlaşdırmağa imkan verən riyazi model işləyib hazırlayıb. Təklif olunan yanaşmanın yeniliyi diffuziya qarşılıqlı təsirinin, yəni qaz qarışığının komponentləri arasında qarşılıqlı “sürtünmənin” nəzərə alınmasından ibarət idi.
Modelə görə, membran tərəfindən üstünlük təşkil edən qaz qarışıqdakı partnyordan daha çox hərəkətlidirsə, o zaman fərdi qazın keçiriciliyi ilə müqayisədə onun keçiriciliyi azalacaq. Əksinə, qarışıqda daha az mobil (“yavaş”) qaz membrandan təmiz vəziyyətdə olduğundan daha sürətli keçəcək. Hesablamalar göstərdi ki, real seçicilik idealdan bir neçə dəfə fərqlənə bilər.
Nəticədə model eksperimental olaraq sınaqdan keçirildi. Bunun üçün polimer membrandan metan və butan karbohidrogenlərinin qarışığı keçirilmişdir. Məlum olub ki, daha yüngül və daha sürətli metanda membranı keçmək qabiliyyəti 84% azalıb, ağır və yavaş butanda isə 39% artıb. Nəticədə, butanın/metanın real seçiciliyi idealla müqayisədə doqquz dəfə artmışdır. Belə eksperimental nəticələr modelin proqnozlarına uyğundur.
“Bizim ilk dəfə təklif etdiyimiz model polimer membranların qaz qarışıqları ilə bağlı real seçiciliyini qiymətləndirməyə imkan verdi. Bu, məsələn, yanacaq istehsalı zamanı hidrogenin təmizlənməsi prosesində uçota alınmayan itkilərin qarşısını almağa imkan verəcəkdir. Gələcəkdə biz müxtəlif növ membran materialları üçün ideal seçicilikdən kənarlaşmanı daha ətraflı öyrənməyi planlaşdırırıq”, - Rusiya Elm Fondunun qrantı üzrə layihə rəhbəri, kimya elmləri doktoru, Polimer membranlar laboratoriyasının baş elmi işçisi Vladimir Volkov deyir. Rusiya Elmlər Akademiyasının AV Topçiyev adına Neft-Kimya Sintezi İnstitutu.
“Təmiz qaz keçirmə ölçmələrinə əsaslanan qarışıq qaz selektivliyi: təxmini model”; Aleksandr O. Malaxov, Vladimir V. Volkov; Membranes jurnalı, oktyabr 2021
bbabo.Net