Published September 11, 2019 | Version v1
Publication Open

Pervaporation Performance of Ag-PVA Nanocomposite Membranes: Effect of Operating Temperature

Creators

  • 1. National Research Centre
  • 2. Budapest University of Technology and Economics
  • 3. University of Miskolc

Description

The features of pervaporation are continuously improved with the production of more and more efficient membranes. In our present study, silver nanoparticles are in-situ generated in a poly (vinyl alcohol) using solution-casting in order to enhance its capability for pervaporation. The membrane is tested on the case study of ethanol dehydration by pervaporation. Effect of silver content on the pervaporation separation index and the enrichment factor of the membrane at 15 % mass water at 40 °C are reported. Pervaporation data for nanocomposite membranes show around 100 % increase in the water permeance values while the intrinsic selectivity decreases that is typical for pervaporation membranes. The water permeances of original crosslinked PVA membrane and the 2.5 % silver loaded PVA membrane are 26.65 and 70.45 (g/m2.kPa.h), respectively. The values of total flux are closely related to water flux, showing that membranes could be successfully assigned to separate water from ethanol even at the azeotropic point. The influence of temperature on the efficiency of the pervaporation process, permeation parameter and diffusion coefficient of the feed component is also discussed. The negative heat of sorption (∆Hs) values calculated on the basis of the estimated Arrhenius activation energy values indicates that the sorption process is controlled by Langmuir's mode. Our results show that the 0.5 mass% silver loaded poly (vinyl alcohol) membrane exhibits excellent PV performance.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم تحسين ميزات التبخر باستمرار من خلال إنتاج أغشية أكثر كفاءة. في دراستنا الحالية، يتم توليد الجسيمات النانوية الفضية في الموقع في بولي (كحول الفينيل) باستخدام صب المحلول من أجل تعزيز قدرتها على التبخر. يتم اختبار الغشاء في دراسة حالة تجفيف الإيثانول عن طريق التبخر. تم الإبلاغ عن تأثير محتوى الفضة على مؤشر فصل التبخر وعامل تخصيب الغشاء عند 15 ٪ من كتلة الماء عند 40 درجة مئوية. تُظهر بيانات التبخر للأغشية المركبة النانوية زيادة بنسبة 100 ٪ في قيم نفاذية الماء بينما تنخفض الانتقائية الجوهرية النموذجية لأغشية التبخر. نفاذية الماء لغشاء PVA الأصلي المرتبط تشابكيًا وغشاء PVA المحمل بالفضة بنسبة 2.5 ٪ هي 26.65 و 70.45 (جم/م 2.kPa.h)، على التوالي. ترتبط قيم التدفق الكلي ارتباطًا وثيقًا بتدفق المياه، مما يدل على أنه يمكن تعيين الأغشية بنجاح لفصل الماء عن الإيثانول حتى عند النقطة الأيزوتروبية. كما تمت مناقشة تأثير درجة الحرارة على كفاءة عملية التبخر ومعلمة التخلل ومعامل الانتشار لمكون التغذية. تشير الحرارة السالبة لقيم الامتصاص المحسوبة على أساس قيم طاقة تنشيط Arrhenius المقدرة إلى أن عملية الامتصاص يتم التحكم فيها بواسطة وضع Langmuir. تظهر نتائجنا أن غشاء البولي (كحول الفينيل) المحمل بالفضة بكتلة 0.5 ٪ يُظهر أداءً ممتازًا من الخلايا الكهروضوئية.

Translated Description (French)

Les caractéristiques de la pervaporation sont continuellement améliorées avec la production de membranes de plus en plus efficaces. Dans notre présente étude, les nanoparticules d'argent sont générées in situ dans un alcool polyvinylique en utilisant la coulée en solution afin d'améliorer sa capacité de pervaporation. La membrane est testée sur le cas d'étude de la déshydratation de l'éthanol par pervaporation. L'effet de la teneur en argent sur l'indice de séparation par pervaporation et le facteur d'enrichissement de la membrane à 15 % en masse d'eau à 40 °C sont rapportés. Les données de pervaporation pour les membranes nanocomposites montrent une augmentation d'environ 100 % des valeurs de perméance à l'eau tandis que la sélectivité intrinsèque diminue, ce qui est typique des membranes de pervaporation. Les perméances à l'eau de la membrane d'APV réticulée d'origine et de la membrane d'APV chargée d'argent à 2,5 % sont de 26,65 et 70,45 (g/m2.kPa.h), respectivement. Les valeurs du flux total sont étroitement liées au flux d'eau, ce qui montre que les membranes pourraient être attribuées avec succès pour séparer l'eau de l'éthanol même au point azéotropique. L'influence de la température sur l'efficacité du processus de pervaporation, le paramètre de perméation et le coefficient de diffusion du composant d'alimentation sont également discutés. Les valeurs négatives de chaleur de sorption (∆Hs) calculées sur la base des valeurs estimées de l'énergie d'activation d'Arrhenius indiquent que le processus de sorption est contrôlé par le mode de Langmuir. Nos résultats montrent que la membrane de poly (alcool vinylique) chargée d'argent à 0,5 % en masse présente d'excellentes performances photovoltaïques.

Translated Description (Spanish)

Las características de la pervaporación se mejoran continuamente con la producción de membranas cada vez más eficientes. En nuestro presente estudio, las nanopartículas de plata se generan in situ en un poli (alcohol vinílico) utilizando fundición en solución para mejorar su capacidad de pervaporación. La membrana se prueba en el estudio de caso de deshidratación de etanol por pervaporación. Se informa el efecto del contenido de plata en el índice de separación por pervaporación y el factor de enriquecimiento de la membrana al 15 % en masa de agua a 40 °C. Los datos de pervaporación para membranas de nanocompuestos muestran un aumento de alrededor del 100 % en los valores de permeabilidad al agua, mientras que la selectividad intrínseca disminuye, lo que es típico de las membranas de pervaporación. Las permeabilidades al agua de la membrana de PVA reticulada original y la membrana de PVA cargada con plata al 2,5 % son 26,65 y 70,45 (g/m2.kPa.h), respectivamente. Los valores del flujo total están estrechamente relacionados con el flujo de agua, lo que demuestra que las membranas podrían asignarse con éxito para separar el agua del etanol incluso en el punto azeotrópico. También se discute la influencia de la temperatura en la eficiencia del proceso de pervaporación, el parámetro de permeación y el coeficiente de difusión del componente de alimentación. Los valores negativos de calor de sorción (∆Hs) calculados sobre la base de los valores estimados de energía de activación de Arrhenius indican que el proceso de sorción está controlado por el modo de Langmuir. Nuestros resultados muestran que la membrana de poli (alcohol vinílico) cargada con plata al 0,5% en masa exhibe un excelente rendimiento fotovoltaico.

Files

8465.pdf

Files (987.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5b0437bd8541f19527a08fc90441c22f
987.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أداء التبخر للأغشية المركبة النانوية Ag - PVA: تأثير درجة حرارة التشغيل
Translated title (French)
Performances de pervaporation des membranes nanocomposites Ag-PVA : effet de la température de fonctionnement
Translated title (Spanish)
Rendimiento de pervaporación de membranas de nanocompuestos de Ag-PVA: efecto de la temperatura de funcionamiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2972868746
DOI
10.3311/ppch.13809

Is supplement to
https://openalex.org/W4322487776 (Other)
https://openalex.org/W2979862759 (Other)
https://openalex.org/W2963998324 (Other)
https://openalex.org/W2335372012 (Other)
https://openalex.org/W2083324257 (Other)
https://openalex.org/W2065117204 (Other)
https://openalex.org/W2018826185 (Other)
https://openalex.org/W2018418043 (Other)
https://openalex.org/W1986139344 (Other)
https://openalex.org/W1982997385 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt