無機多孔質膜における気体の透過特性

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    実験レポート
    無機多孔質膜における気体の透過特性
    1.目的
    液体または気体を選択性を持つ膜に通すことで目的物を濾し分ける操作を膜分離と呼ぶ。濾過や透析も膜分離の一種として挙げられる。物質移動の推進力は主に圧力差、濃度差、電位差などである。今回の実験では3nmの平均細孔径を有するジルコニア膜を用いて、He, N2, Arの透過速度を測定する。また、実験で使用する無機多孔質膜の透過は、膜中の貫通孔がナノオーダーと小さく、通過する分子同士の衝突よりも壁との衝突のほうの影響が大きくなる。このような流れをKnudsen流れと呼び、それよりも細孔径が大きい場合のポアズイユ流れなどを実験結果と比較しながら、両者の違いなどを学んでいく。
    2.理論
    気体分子の衝突を考えるために、平均自由行程λを考える必要がある。λは以下のように表せる。
    (1)
    :分子の衝突断面積、 :アボガドロ数、 :気体定数、 :絶対温度、 :圧力
    ( :細孔径)のとき、つまり平均自由行程が細孔径より十分に小さいときは、気体分子は細孔壁よりも、気体分子同士で衝突する。従って、この場合に透過率に大きく関わるのは粘性である。この粘性支配..

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