كم تعرف عن فوائد غشاء الأكسجين؟

أغشية الأكسجين هي طريقة رائعة لإنتاج النيتروجين من غاز الميثان. وذلك لأن الغشاء يسمح لك بإنتاج النيتروجين عن طريق خلط غازين. من خلال القيام بذلك، يمكنك إنتاج المزيد من النيتروجين، وبسرعة أكبر. ولذلك، هناك العديد من الفوائد لاستخدام غشاء الأكسجين. هنا بعض:

تعد الأغشية المنفذة للأكسجين استراتيجية واعدة لتحسين كفاءة إنتاج النيتروجين في دورات الطاقة. ومع ذلك، فإن الأغشية البوليمرية عمومًا ليست قادرة على الانتقائية العالية. هدفت هذه الدراسة إلى دراسة تأثير خشونة سطح هذه الأفلام على أدائها.

تم استخدام مفاعل غشاء الألياف المجوفة BCFZ في هذه الدراسة. توليد طبقة مسامية باستخدام الملاط BCFZ تسخينه عند 1050 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة. ثم دهنه على السطح الخارجي للغشاء. بعد 120 ساعة من العملية، قم بتحليل صور SEM. تشير هذه النتائج إلى أن طبقة BCFZ المسامية تزيد من مواقع ارتباط أيون الأكسجين، وبالتالي زيادة نفاذ الأكسجين.

Cloisite 15A (P-C15A) المنتشر في مصفوفة polysulfone. وله العديد من الخصائص بما في ذلك القطر الحركي، pKa والانتقائية.

باستخدام برنامج تحليل الصور، قم بتقدير زاوية الاتصال اليمنى واليسرى للغشاء. تعتبر الخشونة عاملاً مهمًا في تحديد القوة الميكانيكية للغشاء وأداء النظام.

عند 890 درجة مئوية، أظهر الغشاء انتقائية عالية لثاني أكسيد الكربون والميثان. ومع ذلك، في وجود كلوريد الليثيوم، انخفضت هذه القيمة بنسبة 63٪.

ومع زيادة تركيز الميثان على الجانب المتخلل، انخفض تحويل الميثان من 45% إلى 33%. يمكن أن يعزى هذا الانخفاض إلى انخفاض معدل تكوين اللحمة المتوسطة 1O2 داخل الغشاء.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لطبقة BCFZ المسامية أن تعزز كفاءة نقل الأكسجين. الحد الأدنى لنفاذية 1O2 هو 2 سم/ثانية فقط. وعلى الرغم من أن معدل انتقال الأكسجين كان أعلى قليلاً في وجود الطبقة المسامية، إلا أنه لم يكن كافيًا لتحقيق التحويل الكامل للميثان.

مصنع الأكسجين الغشائي هو نظام صناعي مصمم لتوليد الأكسجين. إنها بسيطة وموثوقة نسبيًا، ويمكن دمجها في أنظمة الهواء الحالية. تنتج مصانع الأكسجين الغشائي نسبة نقاء أكسجين تتراوح بين 30-45%. هذه هي الميزة الرئيسية على النباتات الأخرى.

الأكسجين ضروري للكائنات الهوائية وهو موجود في مجموعة متنوعة من العمليات التكنولوجية. على سبيل المثال، يستخدم على نطاق واسع في قطاع النفط والغاز لمعالجة النفط وزيادة لزوجته. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في عمليات القطع وعمليات اللحام بالنحاس.

تقليديا، اعتمدت طرق القياس على التحليل اللوني، ولكن التطورات الأخيرة تسمح بالبيانات في الوقت الحقيقي. تسمح طريقة تسمى O-OCR بالكشف المتزامن عن استهلاك الأكسجين عبر أجهزة متعددة الطبقات ثنائية الغشاء.

طريقة أخرى، O-MCP، تسمح بالجمع المتزامن لبيانات تركيز الأكسجين واستهلاك الأكسجين. في البداية، تم ذلك باستخدام جهاز واحد. وباستخدام النمذجة القائمة على تحليل العناصر المحدودة، تمكن الباحثون من محاكاة القياسات وتقدير بيانات التعرف الضوئي على الحروف أحادية الخلية.

توجد وحدة الاستشعار الضوئية في القناة الصغيرة السفلية لـ O-MCP. يبلغ سمك وحدة الاستشعار 0.75 ملم. يتم التحكم في التدفق في كل قناة صغيرة بواسطة مجموعة من المضخات الصغيرة الموجودة داخل غطاء الجهاز.

يسمح O-MCP أيضًا بقياس التغيرات الأيضية الناجمة عن المخدرات. وتم رصد هذه التغييرات في لوحات الثقافة ميكروفلويديك التي تحتوي على الخلايا الظهارية الأنبوبية القريبة من الكلى البشرية.

نظرًا لأن مكثفات الأكسجين الغشائية أسهل في التشغيل، فهي أقل تكلفة للتشغيل. في المقابل، تتطلب محطات الأكسجين المبردة معدات تقنية أكثر تقدمًا وأكثر تعقيدًا في التشغيل. ومع ذلك، فإن هذه النباتات أكثر موثوقية ويمكن أن توفر الأكسجين عالي النقاء.

في هذه الدراسة، تم تحديد التصميم الهيكلي الأمثل لوحدة OTM من خلال تحديد المعلمات الهندسية ذات الصلة. تعد هذه خطوة مهمة نحو عرض وحدة غشاء الأكسجين التي يمكن تجميعها واختبارها وتشغيلها بنجاح في بيئة صناعية.

ولهذا الغرض، تم تصميم نموذج أولي باستخدام نهج متعدد التخصصات. وهذا يتطلب النظر في العوامل المتعلقة بعملية التصنيع والتجميع والخصائص والتصميم. ومن الجدير بالذكر أن هذا النهج يمكن أن يمتد إلى أنواع أخرى من الوحدات. مفتاح التصميم الناجح هو وجود نظام الختم الصحيح.

المكونات المستخدمة في هذه الدراسة هي وحدات OTM من النوع اللوحي المصنوعة من مواد خزفية مركبة وطبقات مسامية. يتم تغليف كل طبقة معًا لتشكل وحدة. تصميم الممرات الداخلية لمعدلات تدفق الغاز المعقولة.

تمت إضافة عنصر سداسي السطوح مكون من 20 عقدة إلى النموذج لتحسين دقة وحدة Thin Film OTM. وهذا يزيد من دقة قيم الضغط على طبقة قناة الغاز.

تم إجراء العديد من اختبارات الاختراق لتقييم فعالية الغشاء. أظهر أحد أكثر هذه الاختبارات نجاحًا أن المنطقة النفاذية الأكثر فعالية كانت في الواقع أعلى الطبقة المسامية.

الميثان هو عنصر مهم في الغاز الطبيعي. يتم إنتاجه من خلال العديد من العمليات مثل معالجة مياه الصرف الصحي ومدافن النفايات والهضم اللاهوائي واستخدام الأراضي ونقل الوقود الأحفوري.

تعتمد انبعاثات الميثان لكل وحدة مساحة على نوع التربة وتركيز الميثان في التربة. تشير التقديرات إلى أن ما بين 50% إلى 90% من غاز الميثان المنتج تحت الأرض يتأكسد قبل وصوله إلى الغلاف الجوي. ويرجع ذلك إلى وجود مساحة المسام وقدرة الكائنات الحية الدقيقة على أكسدة الغازات.

يمكن أن يكون الميثان عامل تدفئة فعال. ومع ذلك، فإن تأثيره الاحترار يتضاءل مع مرور الوقت. ولحسن الحظ، يمكن تقليل أو القضاء على العديد من الملوثات المرتبطة بهذا الغاز قصير العمر عن طريق تحسين معدات النفط والغاز والحد من التسريبات.

بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الأراضي الرطبة الطبيعية وحرائق الغابات مصادر لغاز الميثان. وبما أن هذا الغاز شديد الاشتعال، فإنه قد يشكل مخاليط متفجرة مع الهواء في الأماكن سيئة التهوية. يمكن أن تسبب هذه الخلائط المتفجرة أمراضًا تنفسية حادة.

مصدر رئيسي آخر لانبعاثات الميثان هو حرق الوقود الأحفوري. طورت وكالة حماية البيئة برنامجًا لترويج غاز ميثان طبقة الفحم للمساعدة في معالجة هذه المشكلة. ومن خلال تحديث معدات النفط والغاز، ومنع الانسكابات وتثقيف الجمهور، تأمل الوكالة في تقليل مساهمة هذا الملوث في مناخنا.

تم إجراء تجربة ميدانية لمدة عامين في جنوب شرق الصين. تناولت الدراسة التفاعل بين طبقات التربة المختلفة وانبعاثات غاز الميثان. تم قياس تركيز الميثان في الطبقات المختلفة باستخدام مسبار أخذ عينات متعدد المراحل.

تمت دراسة تأثير التسميد النتروجيني على تركيز غاز CH4 في التربة. زاد تركيز الميثان في التربة رباعية الطبقات مع التسميد بالنتروجين. لم يكن لتصحيح الفحم الحيوي أي تأثير كبير على تركيزات الميثان.

كان الهدف من هذه الدراسة هو دراسة تغلغل الأكسجين من خلال غشاء غير متماثل. كما يحاول تحديد التحديات المرتبطة بإنتاج مواد غشائية واعدة.

تعتبر نفاذية الأكسجين مهمة في تحديد الجدوى الاقتصادية لعملية الغشاء. من أجل تطوير حلول فعالة وصديقة للبيئة ومستدامة لإنتاج الأكسجين، يجب أن تتمتع المواد الغشائية بنفاذية عالية للأكسجين. وهذا أمر بالغ الأهمية لتحسين كفاءة العملية وخفض تكاليف الإنتاج. لقد بحثت دراسات مختلفة نفاذية الأكسجين في الأغشية المختلفة.

النفاذية هي دالة لتدرج الضغط الجزئي للأكسجين، ومعدل التبادل السطحي، وانتشار أيونات الأكسجين. ومع ذلك، فإن تأثير هذه المتغيرات قد يختلف تبعاً للإعداد التجريبي. على سبيل المثال، غالبًا ما يكون تخلل الأكسجين عبر أغشية البوليمر محدودًا بالثبات الكيميائي والحراري للمادة.

قمنا بدراسة تأثير درجة الحرارة وسرعة الهواء الداخل على تغلغل الأكسجين من خلال غشائين غير متماثلين. ولتحديد معدل توليد الأكسجين، قمنا أيضًا بتزويد الهيليوم النقي كغاز تطهير على الجانب المدعوم من الغشاء.

تشير نتائجنا إلى أن تدفق الأكسجين يزيد بعامل مهم بسبب زيادة تغلغل الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين نقاء النيتروجين على الجانب الأساسي أيضًا. على الرغم من نفاذية الأكسجين العالية، تبقى انتقائية ثاني أكسيد الكربون دون تغيير.

تم إجراء سلسلة من اختبارات درجة حرارة الغرفة على عدد كبير من العينات. تؤكد هذه الاختبارات إمكانية تكرار عملية التصنيع. عند 950 درجة مئوية، تم قياس قوة الانثناء sf باستخدام تركيبات SiC ذات أربع نقاط مخصصة. بالإضافة إلى ذلك، تم وضع المزدوجات الحرارية Pt/Pt-Rh بجوار العينة لمراقبة درجة الحرارة.