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Main Title: Löslichkeitsselektive Mixed Matrix Membranen zur Gaspermeation
Subtitle: experimentelle Untersuchung und Entwicklung eines Stofftransportmodells
Translated Title: Solubility selective mixed matrix membranes for gas permeation
Translated Subtitle: experimental investigation and development of a mass transfer model
Author(s): Kramer, Verena
Advisor(s): Kraume, Matthias
Referee(s): Kraume, Matthias
Bathen, Dieter
Brinkmann, Torsten
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: In this work solubility selective mixed matrix membranes consisting of silicon polymers and activated carbon are investigated for transport and separation properties of n-butane and methane. For mathematical description of the permeation process a new model is developed based on one-dimensional discretisation of the separation layer. This is an innovative approach for modelling of mixed matrix membranes and can also be applied for other systems than the one investigated in this work. For the purpose of model adjustment and validation, experimental investigations were carried out including permeation experiments in lab scale with single gases and gas mixtures as well as measurements of solubility and adsorption equilibria. Based on experimental and modelling results, mass transfer mechanisms within the mixed matrix membrane are identified, membrane materials are evaluated and the influences of certain parameters on membrane performance are forecasted.
In dieser Arbeit werden löslichkeitsselektive Mixed Matrix Membranen aus silikonbasierten Polymeren und Aktivkohle bezüglich ihrer Trenn- und Transporteigenschaften von n-Butan und Methan untersucht und ein neues Stofftransportmodell für die mathematische Beschreibung des Permeationsvorgangs entwickelt. Dieses Modell basiert auf einer eindimensionalen Diskretisierung der zweiphasigen Trennschicht und stellt damit einen innovativen Ansatz zur Modellierung von Mixed Matrix Membranen dar, der nicht nur für das hier untersuchte Stoffsystem anwendbar ist. Zur Modellanpassung und -validierung wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, die sowohl Permeationsmessungen mit einzelnen Gasen und Gasgemischen im Labormaßstab als auch die Messung von Gaslöslichkeiten und Adsorptionsgleichgewichten umfassen. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse und des angepassten Modells werden die in der Membran vorliegenden Stofftransportmechanismen identifiziert, die Materialien bewertet und die Einflüsse einiger Parameter auf die Membranperformance prognostiziert.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6154
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5719
Exam Date: 8-Dec-2016
Issue Date: 2017
Date Available: 9-Feb-2017
DDC Class: DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::660 Chemische Verfahrenstechnik::660 Chemische Verfahrenstechnik
DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::660 Chemische Verfahrenstechnik::665 Industrielle Öle, Fette, Wachse, technische Gase
Subject(s): Membran
Gaspermeation
Modellierung
Mixed Matrix
Butan
Methan
PDMS
POMS
Aktivkohle
membrane
gas permeation
modelling
mixed matrix
butane
methane
activated carbon
Sponsor/Funder: BMBF, 033RC1018, Mixed Matrix Membranen für die Gasseparation
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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