További kísérleteinkben a poliimid membránhoz képest teljesen más viselkedésű membránmodulokat teszteltünk. Az egyik egy Permselect PDMS-XA 2500 szilikongumi anyagú, poli(dimetil-sziloxán) kapilláris membrán (2500 cm2 felületű), a másik pedig egy SAPO 34 nevű sziliko-aluminofoszfát csőmembrán (mikropórusos zeolit, 22 cm2 hasznos membránfelület) volt. Berendezésünkben H2/CO2 = 10/90% kezdeti összetételű gázeleggyel végeztünk folyamatos üzemmódú méréseket 0,1–0,8 bar transzmembránnyomás-tartományban 23 ºC hőmérsékleten; a gázösszetételeket gázkromatográfiás módszerrel határoztuk meg. A retentátumban és a permeátumban mérhető hidrogénkoncentrációkat mutatja a 8.6. ábra és 8.7. ábra a PDMS-, illetve a zeolitmembrán esetén (Ramirez-Morales, 2013). A permeátumoldalon légköri nyomást alkalmaztunk.

 

 

 

A PDMS-membrán esetében a hidrogénkoncentráció emelkedett a retentátumban, ahogy növeltük a nyomást, míg a permeátumban éppen ellenkezőleg. Vagyis ez CO2-szelektív membrán, a hidrogén a retentátumban dúsult, végső koncentrációja elérte a 14,7%-t 1,8 bar belépő nyomásnál.

 

 

Az ábra alapján kijelenthető, hogy CO2 és a H2 permeabilitásának nyomásfüggése nem szignifikáns, csupán látszólagos, csekély mértékű lineáris csökkenés tapasztalható. Sadrzadeh és munkatársai hasonló viselkedést tapasztaltak (Sadrzadeh, 2009), és e viselkedést három faktor kölcsönhatásával magyarázták: plaszticizáció, hidrosztatikus nyomás és a penetrálódó komponens oldhatósága. Mivel viszonylag alacsony nyomáson mértünk, a plaszticizáció elhanyagolható. A kismértékű permeabilitáscsökkenés oka az lehet, hogy a polimer a növekvő nyomással kompaktabb szerkezetet vett fel, ami befolyásolhatta a molekulák diffuzivitását. Gázszeparációkor a transzpont az oldódásos-diffúziós mechanizmus szerint játszódik le. Bár esetünkben, a CO2–H2 elválasztásnál a hidrogén kinetikai átmérője kisebb, mint a szén-dioxidé, mégis a CO2 permeációja gyorsabb. Tehát itt főként az oldhatóságnak van szerepe. A PDMS-membrán szorpciós kapacitása CO2-ra nagyobb, mint hidrogénre (a CO2 a gumiszerű polimerekben igen jól oldódik), a CO2 könnyebben is kondenzálódik, ez okozhatja a CO2 magasabb permeabilitását.

 

 

 

Az ábrák alapján elmondható, hogy a betáplált áram magasabb CO2-tartalma és a nagyobb QR/QF érték pozitív hatást gyakorolt az elválasztásra, így magasabb CO2/H2 szelektivitást kaptunk.