Tecnologie sostenibili per le risorse energetiche

Università di Bologna

Corso di laurea in Ingegneria Energetica

TECNOLOGIE SOSTENIBILI PER LE RISORSE ENERGETICHE M

Le Membrane

Le membrane vengono impiegate nei processi di separazione per:

1. Depurazione H₂O potabile dall'H₂O di mare
2. Depurazione scarichi industriali
3. Purificazione frazioni di sangue con reni artificiali
4. Depurazione H₂

La membrana è un'interfaccia, uno strato fisico che permette il passaggio solo a ciò che viene detto permeato, rispetto ad un'alternativa (detto feed).

• Filtrazione pressure-driven (forza che dipende da: diff. di pressione-concentrazione)
• ΔT, ΔP, Δμ (diff. di potenz. chimico)

Il passaggio va impedito almeno grazie all'azione di una forza.

Le membrane avranno nel futuro prossimo ricche sorvolo a separare O₂ e H₂.

I materiali con cui erano costruite le prime membrane erano cellulosa e gomme, naturali, ma allo stato attuale questi materiali sono interessanti per quanto sorportano.

Ad oggi tutte le membrane sono costituite da materiali polimerici, di notevole e diversa lunghezza (dipend. da fenome., tra loro)

Tra questi ricordiamo:

1. Polimeri a catena lunga lineare (polvere lineare) → polietilene
2. Polimeri a catena stirata e ramificata (polveri plastici) → polistirene
3. Polimeri cross-linked (polveri reticolati) → gomme butadiene (+ resistenti)

I P.U.H. in amorfo pesudo con le fibre naturali sono solubili in solventi organici esono anche resistenti termoplasti, i polimeri si decomponendo ad alte temperature, non sono solubili in solventi organici e vengono detti termonducenti.

Fenomeni di trasporto in membrane micropore ⇾ flusso convettivo

Nel caso di membrane a breccia, i pori sono cosi grandi da consentire il passaggio della particella e quindi il flusso convettivo a bulk-follow. Processo non selettivo.

Lo strato filtrante è un cake cake, si separa con un thin-film poi c’è uno strato retentive cake e poro

La legge fondamentale che regola la selettività è la legge di Darcy.

ΔP/L (Re _s) spessore

Diene pore

(5.5) ➔ quando lo spessore del cake aumenta la ressa ⇾ e c’è alla caduta di pressione

Nel caso di membrane multistrato si usa il numero Re

ΔP/4 ( λ/₂2_η) ΔP/4 (R_core-R_core) ^successivo per due preote di _{d. cardio}

Il numero di Reynolds in un modo e di fatto sempre molto basso e quindi flusso e laminare (Re≥2100) Re= SD/9

Nel caso delle membrane quindi, in un sistema fluidodinamico ben tentato

- Invece nella realtà i pori non sono cilindri, ma presentano delle tortuosità, quindi si utilizza un diametro idraulico (equivalente) D= 4circolare progressivo + area

Si, può poi introduire un coefficiente di tortuosità R_e per correggere il flusso diventa che attraverso i Re_ci

Fenomeni di trasporto in membrane micropore = flusso diffusivo

Se il pore è sufficientemente piccolo il flow accopagnato di alteration concise sono reati pseudo

Il flow è regolato dalla legge di Fick per effetto della differenza di concentrazione Δc

A ⟹ quando si raggiunge l’equilibrio, Ma P c’è l’equilibrio si raggiunge po’ che vale in l’ecceso della Girominamic. Ogni sostanza tende a trasportarsi verso una minimizzazione di ΔG (eni. libera) cosi l’endurka annodta.

• Nel caso delle membrane ad uso unico critico e rappresentato da bulk soluto, poiché il problema sta nel rimuovere qualcosa il sistema RS2. Il soluto voglia disbilanciato e non avviene perché il salso accumula sull’interfaccia.

• Nel caso della preparazione del gas, il problema della purezza: separare anche il soluto, essendo uguale come ad occorrere tutto il volume, quindi è ridondante
• Chiarezza nei gas è significativa: per lo sfondo delle fraze vol, il decì fisurabile coeff. D rifrazione è fondamentale

• Coeffs. d rifrazione: “Allora no però quale” la povertura di soluto, in ognuna delle diverse fasi
• Che, le diffe fa re contrarre all’interfaccia solo create eventualm. Con esso.

Preparazione di gas

• 3. usa per miscela gassose per sensore molocul piccole a presexione ossotica elevunta: S. usa un mole micropress che deve
• la forra yorice è una a elenta fino a 70 bar

Noxi e ossia voltiando, più bordo cariche di avmentamento: facila di installazione, alta respressibilita, rumso marito ambiente

• Le membrane in particolare le dose, solo altregate per il
• 1. Pre-treatment: diamo soghi carbon-free (h2 e ammonia nh3, hrarbo serine).
• Le memarbe a recu sione evolvuono di pursicare una miscela di un gas, per essere noto per restare cris natura de h2 e altire sostanze cosi di cniedre semi-recoring

• 2. Post-treatment: “be 10 sinigas (co+n2) e voglia usare 1/2 per ottenere energia volle fuel-cells più ciocere soride conall c e c lo posso fare con membrana a recienzie

Rescerchiero d! di celliaria — Expression of Guidance Effiscient e val te se ½\2’ ricrura rose maggiore = e I leur, solo che 0, è che sto

• al bruso carbine con l’aria che via un amp; D. 0 accont che vogli un tutto il carbone belica e solo vorio: ante and genie retto esolumente co2, hoa arie gas vioghiati
• che voi brucina re che f c2 e troto riassa

“70 99 prescerchiarino carbone” e 1cc lo, 99, MV C.f lo posso fare arnandol-eo_m.

Membrane a recicar ha fando priadere d, ia; un h2

- Densità CH₄ → 0.6 Kg/m³

- LNG → 450 Kg/m³

→ D.o → ossidi di zolfo

Se è detto che il gas naturale è composto in gran parte da CH₄, tuttavia in Francia ne è il 15%/21% di H₂₅, idro solforico.

Lo zolfo è un nodo perché la sostenibilità di combustibili fossili perché:

1. Corrode ferro
2. È pericoloso e tossico
3. Inquina i catalizzatori

Perché CH₄ è il gas + usato

• una buona applicazione, cioè si brucia in casa (ambito domestico)
• Si parte da esso per tantissimi processi industriali: solventi, tessuti, (ambito industria).
• A noi interessa a lvl energetico e quindi ci occuperemo di:
• CH₄ + CO + H₂ → metanolo e che CH₄ → idrocarburi in modo artificiale (contesto)
• Infine con l’assenza di zolfo rende facile il passaggio da syngas

La maggiore parte dell’H₂ odierno viene prodotta in CO₅

2. CO + C₂₅

Le prime iniziative fatte in CO(oggi in assisis) è dal carbone in gassino in Germania perché aveva

Lo scopo di ridurre iposillxoci idrogeno stazionare nelle chimici, ma siccome la massa stro

• Della diretta su procidato piccole particol, S e Co₂.
• Carbone se viene riscaldando inizia ad ossicare, per le molecole si rompono le particelle volano (le piccole) che iniziano ad andare verso l’altro formando syngass.

Per cui un gas solo attraverso la brucina di O₂, che consogene la combustione.

Io cerco Vee qas se non aggiunta O₂, tmnd ad dommestarsi come un liquido, detto tar.

Docchi riguardano carbone senza O₂, il gas prodotto con una reagiontano e

daventano forma x i motori → gestire, problemi evocchia.

Sashne in veecia froxo uno gas: usata x illuminare la città → nota presesi di puranren e i legni si psaxa.

Ke il sin-gas veniva immanganivato in xoi ssbacito.

Il processo di riscaldamento carbone → pearls.

Il carbone lo scaldo K le molecole si rompono ed n clmno ad andare voll’àourtanio

Poi una il processo storica.

Sin-gas = particelle volata che vanno in atmosfero

Tar = carbon, benzina gg che si ottene voller, prodemia del gas prodoto

Clear + residio incombusto della quantità del carbone