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Keywords:

  • facilitated transport membranes;
  • amines;
  • carbon dioxide;
  • liquid membranes;
  • modelling;
  • gas separation

Abstract

An approximate analytical solution for the facilitated transport of carbon dioxide across a liquid membrane containing aqueous primary and secondary amine solutions has been developed in which the reversible reaction A(CO2) + 2B(amine) equation image AB(carbamate) + BH(protonated amine) occurs inside the liquid membranes. The current approximate analytical solution predicts the facilitated factor of CO2 through the membrane and is based on the dimensionless, nonlinear diffusion-reaction transport problem. The approximate analytical solution predicts the facilitation factors for the range from the moderate reaction rate to the equilibrium chemical reaction regime, allowing unequal diffusivities of complexes and carrier and cases of zero and nonzero permeate side solute concentrations. In the present mathematical model, a constant free carrier concentration is assumed throughout the membrane phase. In comparison with the numerically calculated results, the results obtained were found to be in well agreement.

On a mis au point une solution analytique approximative pour le transport de gaz carbonique dans une membrane liquide contenant des solutions d'amines primaires et secondaires aqueuses, dans laquelle la réaction réversible A(CO2) + 2B(amine) equation image AB(carbamate) + BH(amine protonée) survient à l'intérieur des membranes liquides. La solution analytique approximative actuelle prédit le facteur facilité de CO2 dans la membrane et repose sur le problème de transport diffusion-réaction adimensionnel non linéaire. La solution analytique approximative prédit les facteurs de facilitation pour la gamme allant de la vitesse de réaction modérée au régime de réaction chimique à l'équilibre, ce qui permet des diffusivités inégales des complexes et du transporteur et des cas de concentrations de solutés du côté du perméat nul et non nuls. Dans le présent modèle mathématique, on suppose une concentration de transporteur libre constante dans toute la phase de la membrane. Un bon accord a été trouvé entre ces résultats et les résultats numériques.