การไล่สารด้วยก๊าซเฉื่อย

เครื่องทำให้อิ่มตัว

ด้วยการใช้ เครื่องทำให้ก๊าซอิ่มตัวหรือเครื่องเจือจาง (Gas saturator/dilutor) ที่มีกระแสก๊าซเฉื่อยผ่าน ท่อรูเข็ม (Capillary) ขนาดเล็กมาก เพื่อให้เกิดฟองก๊าซที่มีขนาดเล็กมากและทำให้กระแสก๊าซนั้นเข้าสู่สภาวะอิ่มตัวที่สมดุล (Equilibrium saturation) เราสามารถวัดคุณสมบัติต่างๆ ได้เช่น…

• ความสามารถในการละลายของก๊าซ
• สัมประสิทธิ์กิจกรรมที่ความเจือจางอนันต์
• ความดันไอและสมดุลระหว่างของเหลวและไอ (VLE) ของส่วนผสมที่มี จุดเดือดสูง (สารที่ควบแน่นได้ทั้งหมดที่หลุดออกมาจากเครื่องทำให้อิ่มตัวจะถูกดักจับโดย ชุดดักจับด้วยความเย็น (Cooling Trap) และสามารถนำไปวิเคราะห์ต่อได้)

เราขอขอบคุณ Dominique Richon ผู้ซึ่งได้แบ่งปันประสบการณ์อันกว้างขวางของเขาผ่านทางผลงานตีพิมพ์ต่างๆ และการสนทนาโดยตรง

เครื่องตรวจวัดชนิดต่าง ๆ ถูกนำมาใช้เพื่อวัดความเข้มข้นของส่วนประกอบที่ระเหยง่ายในก๊าซทิ้ง (off-gas) ในกรณีตรวจวัดของ CO₂  เราได้ดัดแปลงเซ็นเซอร์ NDIR แบบสเปกโทรสโกปีที่มีจำหน่ายทั่วไป

กราฟต่อไปนี้แสดงการลดลงของ CO₂ ในก๊าซไอเสียของสารละลาย CO₂ ในเมทานอลเป็นฟังก์ชันของเวลา

เมื่อใช้กราฟลอการิทึม เราสามารถคำนวณหาค่าคงที่ของเฮนรีได้จากความชันของเส้นตรง:

ส่วนโค้งที่เบี่ยงเบนไปเล็กน้อยบนกราฟเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิห้อง เนื่องจากเป็นการทดลองเพื่อพิสูจน์แนวคิด (proof-of-concept) ครั้งแรกที่ไม่ได้ทำในเครื่องควบคุมอุณหภูมิ (thermostat) ทั้งนี้ เราพบความสัมพันธ์แบบเส้นตรงที่เกือบสมบูรณ์(linearity) ในช่วงความดันย่อยของ CO₂ ตั้งแต่ 1 ถึง 4000 Pa ซึ่งครอบคลุมช่วงความกว้างมากกว่า 3 อันดับสัดส่วน (orders of magnitude)

งานวิจัยในปัจจุบันมีเป้าหมายที่จะต่อยอดเทคนิคนี้ โดยการประเมินประสิทธิภาพของเซนเซอร์ NDIR สำหรับช่วงคลื่นอินฟราเรด (IR bands) ที่แตกต่างกัน รวมถึงเครื่องตรวจจับก๊าซและสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOC) ทางเคมีไฟฟ้าหลากหลายชนิด

เครื่องไล่ก๊าซเฉื่อยยังใช้สำหรับการวัดความดันไอของส่วนประกอบบริสุทธิ์ของสารที่มีจุดเดือดสูง และสมดุลไอ-ของเหลว (VLE) ของสารผสมที่มีจุดเดือดสูงอีกด้วย

ข้อมูลความดันไอของโมโนเอทานอลอะมีน จุดสีแดงคือค่าที่เราวัดได้， เส้นโค้งที่คำนวณได้จาก DIPPR (ผ่าน Aspen Plus เส้นทึบ) และ DDB (เส้นประ) รวมอยู่ด้วย

ในกรณีที่ก๊าซเคมีสามารถละลายได้ เครื่องอัดก๊าซจะได้รับกระแสแก๊สเฉื่อยที่มีก๊าซเคมีที่ทำปฏิกิริยาอยู่ เช่น CO₂ 

ในกรณีนี้ ความเข้มข้นของก๊าซที่ทางออกของเครื่องทำให้อิ่มตัวจะไม่ลดลง แต่จะเพิ่มขึ้น และสามารถคำนวณความเข้มข้นในเฟสของเหลวได้โดยใช้สมดุลมวล แผนภูมิAต่อไปนี้แสดงผลลัพธ์ของการอิ่มตัวและความดัน CO₂ เป็นฟังก์ชันของปริมาณตัวทำละลายสำหรับสารละลายอะมีนอินทรีย์ในช่วงความดัน CO₂ ตั้งแต่ 1 ถึง 4000 Pa