danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2021-65-6-749-754dan-1028Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESПроцессы газоразделения в диффузионном модуле на основе мембранных элементов из анодного оксида алюминияGas separation processes in a diffusion module based on anodic aluminum oxide membrane elementsВойтикО. Л.VoitikO. L.

Войтик Ольга Леонидовна – ст. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск, Республика Беларусь

Voitik Olga L. – Senior researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

voitik@itmo.byДелендикК. И.DelendikK. I.

Делендик Кирилл Иванович – ст. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск, Республика Беларусь

Delendik Kirill I. – Senior researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

kdelendik@yahoo.comКолягоН. В.KolyagoN. V.

Коляго Наталья Владимировна – вед. науч. сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск, Республика Беларусь

Kolyago Natalia V. – Leading researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

kolyago@hmti.ac.byИнститут тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиA. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202126122021656749754Copyright © Войтик О.Л., Делендик К.И., Коляго Н.В., 20212021Войтик О.Л., Делендик К.И., Коляго Н.В.Voitik O.L., Delendik K.I., Kolyago N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1028

Синтезированы и исследованы мембраны из анодного оксида алюминия с упорядоченной микроструктурой. Установлено, что преобладающим механизмом проникновения газа через полученные мембраны является кнудсеновская диффузия. Разработанная технология позволила получать пористые мембраны с заданными структурными характеристиками для разделения газовых смесей. Разработаны конструкции диффузионного элемента и газоразделительного модуля на основе мембран из анодного оксида алюминия и изучены особенности массопереноса при различных режимах эксплуатации. Мембранный модуль без рециркуляции позволил сконцентрировать тяжелый компонент из модельной гелий-метановой смеси (99 % / 1 %) до 18 %, а мембранный модуль с рециркуляцией – легкий компонент из модельной гелий-метановой смеси (1 % / 99 %) до 40 %.

Anodic alumina membranes with an ordered microstructure have been synthesized and investigated. It was found that Knudsen diffusion is the predominant mechanism for gas penetration through the obtained membranes. The technology made it possible to obtain porous membranes with specified structural characteristics for the separation of gas mixtures. Designs of a diffusion element and a gas separation module based on membranes made of anodic aluminum oxide have been developed, and the features of mass transfer under various operating conditions have been studied. The membrane module without recirculation made it possible to concentrate the heavy component from the model helium-methane mixture (99 % / 1 %) up to 18 %. The membrane module with recirculation made it possible to concentrate a light component from a model helium-methane mixture (1 % / 99 %) up to 40 %.

диффузионный элементмембранный модульпористая мембрана из анодного оксида алюминиякнудсеновская диффузияdiffusion elementmembrane moduleporous anodic alumina membraneKnudsen diffusionReferencesBaker, R. W. Membrane Technology and Applications / R. W. Baker – England, 2012. – 590 p. https://doi.org/10.1002/9781118359686Baker R. W. Membrane Technology and Applications. England, 2012. 590 p. https://doi.org/10.1002/9781118359686Дытнерский, Ю. И. Мембранное разделение газов / Ю. И. Дытнерский, В. П. Брыков, Г. Г. Каграманов. – М.: Химия, 1991. – 344 с.Dytnerskij Y. I., Brykov V. P., Kagramanov G. G. Membrane separation of gases. Moscow, Khimiya Publ., 1991. 344 p. (in Russian).Байков, В. И. Мембранное селективное разделение бинарных газовых смесей / В. И. Байков, Н. В. Примак // Инженерно-физический журнал. – 2007. – Т. 80, № 2. – С. 161–165.Baikov V. I., Primak N. V. Membrane selective separation of binary gas mixtures. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2007, vol. 80, no. 2, pp. 382–387. https://doi.org/10.1007/s10891-007-0050-8Глубокая очистка газов от труднопроникающих примесей в однокомпрессорных многоступенчатых мембранных аппаратах / В. М. Воротынцев [и др.] // Теоретические основы химической технологии. – 2009. – Т. 43, № 4. – С. 425–428.Vorotyntsev V. M., Drozdov P. N., Vorotyntsev I. V., Tsygorov D. E. Gases high purification from unreadily permeating impurities in one-compressor multistage membrane apparatuses. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2009, vol. 43, no. 4, pp. 404–407. https://doi.org/10.1134/s0040579509040083

The authors declare that there are no conflicts of interest present.