Bạn biết bao nhiêu về lợi ích của màng oxy?

Màng oxy là một cách tuyệt vời để sản xuất nitơ từ khí metan. Điều này là do màng cho phép bạn sản xuất nitơ bằng cách trộn hai loại khí. Bằng cách này, bạn sẽ sản xuất được nhiều nitơ hơn và nhanh hơn. Vì vậy, có rất nhiều lợi ích khi sử dụng màng oxy. Đây là một số:

Màng thấm oxy là một chiến lược đầy hứa hẹn để cải thiện hiệu quả sản xuất nitơ trong chu trình điện. Tuy nhiên, màng polyme thường không có khả năng thẩm thấu cao. Nghiên cứu này nhằm mục đích kiểm tra ảnh hưởng của độ nhám bề mặt của các màng này đến hiệu suất của chúng.

Một lò phản ứng màng sợi rỗng BCFZ đã được sử dụng trong nghiên cứu này. Tạo lớp xốp bằng cách sử dụng huyền phù đặc BCFZ được gia nhiệt ở 1050°C trong một giờ. Sau đó chải nó lên bề mặt bên ngoài của màng. Sau 120 giờ vận hành, phân tích ảnh SEM. Những kết quả này chỉ ra rằng lớp BCFZ xốp làm tăng vị trí liên kết ion oxy, do đó làm tăng khả năng thẩm thấu oxy.

Cloisite 15A dạng cột Fe (P-C15A) phân tán trong nền polysulfone. Nó có nhiều đặc tính bao gồm đường kính động học, pKa và độ chọn lọc.

Sử dụng phần mềm phân tích hình ảnh, ước tính góc tiếp xúc trái phải của màng. Độ nhám là yếu tố quan trọng quyết định độ bền cơ học của màng và hiệu suất của hệ thống.

Ở nhiệt độ 890°C, màng cho thấy tính chọn lọc cao đối với carbon dioxide và metan. Tuy nhiên, với sự có mặt của lithium clorua, giá trị này đã giảm 63%.

Khi nồng độ metan ở phía thấm tăng lên, độ chuyển hóa metan giảm từ 45% xuống 33%. Sự giảm này có thể là do tốc độ hình thành trung mô 1O2 trong màng giảm.

Ngoài ra, lớp BCFZ xốp có thể nâng cao hiệu quả truyền oxy. Giới hạn dưới của độ thấm 1O2 chỉ là 2 cm/s. Mặc dù tốc độ truyền oxy cao hơn một chút khi có lớp xốp nhưng vẫn chưa đủ để đạt được sự chuyển hóa hoàn toàn khí metan.

Nhà máy oxy màng là một hệ thống công nghiệp được thiết kế để tạo ra oxy. Nó tương đối đơn giản và đáng tin cậy, có thể được tích hợp vào các hệ thống không khí hiện có. Nhà máy oxy màng tạo ra oxy tinh khiết 30-45%. Đây là lợi thế chính so với các nhà máy khác.

Oxy rất cần thiết cho các sinh vật hiếu khí và có mặt trong nhiều quy trình công nghệ. Ví dụ, nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dầu khí để xử lý và tăng độ nhớt của dầu. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong các quá trình cắt và hàn.

Theo truyền thống, các phương pháp đo lường dựa vào phân tích đo màu, nhưng những phát triển gần đây cho phép thu thập dữ liệu theo thời gian thực. Một phương pháp gọi là O-OCR cho phép phát hiện đồng thời mức tiêu thụ oxy trên nhiều thiết bị hai lớp màng.

Một phương pháp khác, O-MCP, cho phép thu thập đồng thời dữ liệu nồng độ oxy và mức tiêu thụ oxy. Ban đầu, việc này được thực hiện chỉ với một thiết bị duy nhất. Sử dụng mô hình dựa trên phân tích phần tử hữu hạn, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng các phép đo và ước tính dữ liệu OCR đơn ô.

Bộ cảm biến dựa trên quang học được đặt ở vi kênh dưới cùng của O-MCP. Bộ phận cảm biến dày 0,75mm. Dòng chảy trong mỗi vi kênh được điều khiển bởi một dãy vi bơm nằm trong nắp thiết bị.

O-MCP cũng cho phép đo lường sự thay đổi chuyển hóa do thuốc gây ra. Những thay đổi này được theo dõi trong các đĩa nuôi cấy vi lỏng chứa tế bào biểu mô ống thận gần của con người.

Bởi vì bộ tập trung oxy dạng màng dễ vận hành hơn nên chi phí vận hành thấp hơn. Ngược lại, các nhà máy oxy đông lạnh đòi hỏi thiết bị kỹ thuật tiên tiến hơn và vận hành phức tạp hơn. Tuy nhiên, những nhà máy này đáng tin cậy hơn và có thể cung cấp oxy có độ tinh khiết cao hơn.

Trong nghiên cứu này, thiết kế cấu trúc tối ưu của mô-đun OTM được xác định bằng cách xác định các tham số hình học có liên quan. Đây là một bước quan trọng hướng tới việc chứng minh mô-đun màng oxy có thể được lắp ráp, thử nghiệm và vận hành thành công trong môi trường công nghiệp.

Với mục đích này, một mô-đun nguyên mẫu đã được thiết kế bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận đa ngành. Điều này đòi hỏi phải xem xét các yếu tố liên quan đến quá trình sản xuất, lắp ráp, đặc tính và thiết kế. Điều đáng chú ý là cách tiếp cận này có thể được mở rộng sang các loại mô-đun khác. Chìa khóa để thiết kế thành công là có hệ thống bịt kín chính xác.

Các thành phần được sử dụng trong nghiên cứu này là các mô-đun OTM dạng tấm được chế tạo bằng vật liệu gốm composite và các lớp xốp. Mỗi lớp được ép lại với nhau để tạo thành một đơn vị. Thiết kế các lối đi bên trong để có tốc độ dòng khí hợp lý.

Phần tử lục giác 20 nút đã được thêm vào mô hình để cải thiện độ chính xác của mô-đun OTM Màng mỏng. Điều này làm tăng độ chính xác của các giá trị ứng suất trên lớp kênh khí.

Một số thử nghiệm thâm nhập đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả của màng. Một trong những thử nghiệm thành công nhất cho thấy vùng thấm hiệu quả nhất thực tế là ở phía trên cùng của lớp xốp.

Metan là thành phần quan trọng của khí tự nhiên. Nó được tạo ra bởi nhiều quá trình như xử lý nước thải, chôn lấp, phân hủy kỵ khí, sử dụng đất và vận chuyển nhiên liệu hóa thạch.

Lượng khí thải CH4 trên một đơn vị diện tích phụ thuộc vào loại đất và nồng độ CH4 trong đất. Người ta ước tính rằng khoảng 50% đến 90% lượng CH4 sinh ra dưới lòng đất bị oxy hóa trước khi đi vào khí quyển. Điều này là do sự hiện diện của không gian lỗ rỗng và khả năng oxy hóa khí của vi sinh vật.

Khí mê-tan có thể là một chất làm ấm hiệu quả. Tuy nhiên, tác động nóng lên của nó giảm dần theo thời gian. May mắn thay, nhiều chất gây ô nhiễm liên quan đến loại khí tồn tại trong thời gian ngắn này có thể được giảm bớt hoặc loại bỏ bằng cách cải tiến thiết bị dầu khí và giảm rò rỉ.

Ngoài ra, các vùng đất ngập nước tự nhiên và cháy rừng là nguồn phát thải khí mê-tan. Vì khí này rất dễ cháy nên nó có thể tạo thành hỗn hợp nổ với không khí trong không gian thông gió kém. Những hỗn hợp dễ nổ này có thể gây bệnh hô hấp nghiêm trọng.

Một nguồn phát thải khí mê-tan chính khác là việc đốt nhiên liệu hóa thạch. EPA đã phát triển một chương trình thúc đẩy khí mê-tan trong lòng than để giúp giải quyết vấn đề này. Bằng cách nâng cấp thiết bị dầu khí, ngăn chặn sự cố tràn dầu và giáo dục công chúng, cơ quan này hy vọng sẽ giảm bớt sự đóng góp của chất gây ô nhiễm này đối với khí hậu của chúng ta.

Một cuộc thử nghiệm thực địa kéo dài hai năm đã được tiến hành ở miền đông nam Trung Quốc. Nghiên cứu đã kiểm tra sự tương tác của các lớp đất khác nhau và lượng khí thải mêtan. Nồng độ CH4 trong các lớp khác nhau được đo bằng đầu dò lấy mẫu nhiều giai đoạn.

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bón phân đạm đến hàm lượng CH4 trong đất. Nồng độ CH4 trong đất bốn lớp tăng lên khi bón đạm. Hiệu chỉnh than sinh học không có ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ CH4.

Mục đích của nghiên cứu này là điều tra sự thẩm thấu của oxy qua màng bất đối xứng. Nó cũng cố gắng xác định những thách thức liên quan đến việc sản xuất vật liệu màng đầy hứa hẹn.

Tính thấm oxy rất quan trọng trong việc xác định khả năng kinh tế của quá trình màng. Để phát triển các giải pháp sản xuất oxy hiệu quả, thân thiện với môi trường và bền vững, vật liệu màng phải có khả năng thấm oxy cao. Điều này rất quan trọng để cải thiện hiệu quả của quy trình và giảm chi phí sản xuất. Nhiều nghiên cứu khác nhau đã điều tra tính thấm của oxy ở các màng khác nhau.

Tính thấm là một hàm của gradient áp suất riêng phần oxy, tốc độ trao đổi bề mặt và độ khuếch tán khối của các ion oxy. Tuy nhiên, tác động của các biến này có thể khác nhau tùy thuộc vào cài đặt thử nghiệm. Ví dụ, sự thẩm thấu của oxy qua màng polymer thường bị hạn chế bởi tính ổn định hóa học và nhiệt của vật liệu.

Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ không khí đi vào đến sự thẩm thấu của oxy qua hai màng bất đối xứng. Để xác định tốc độ tạo oxy, chúng tôi cũng cung cấp khí heli nguyên chất dưới dạng khí thanh lọc ở phía được hỗ trợ của màng.

Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng dòng oxy tăng lên bởi một yếu tố quan trọng do sự thẩm thấu oxy tăng lên. Ngoài ra, độ tinh khiết của nitơ ở phía lõi cũng được cải thiện. Mặc dù độ thấm oxy cao hơn nhưng độ chọn lọc carbon dioxide vẫn không thay đổi.

Một loạt các thử nghiệm ở nhiệt độ phòng đã được thực hiện trên một số lượng lớn mẫu. Những thử nghiệm này xác nhận tính lặp lại của quá trình sản xuất. Ở 950°C, cường độ uốn sf được đo bằng thiết bị cố định SiC bốn điểm tùy chỉnh. Ngoài ra, cặp nhiệt điện Pt/Pt-Rh được đặt bên cạnh mẫu để theo dõi nhiệt độ.