Skip to main content
Erschienen in: Journal of Engineering Mathematics 1/2017

21.01.2017

Conductive transport through a mixed-matrix membrane

verfasst von: C. Pozrikidis, D. M. Ford

Erschienen in: Journal of Engineering Mathematics | Ausgabe 1/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Conductive transport through an infinite homogeneous medium across a layer of finite thickness, a planar array of infinite cylinders, or a planar array of three-dimensional particles with arbitrary conductivity is considered as a model of mixed-matrix membrane separation. The boundary distribution of the transported scalar field on the interior side of the layer, cylinders, or particles is proportional to that on the exterior side according to a linear sorption/desorption kinetics law, while the conductive flux is continuous across the interface. In the case of cylinders and particles, the solution of Laplace’s equation for the transported field is represented by an interfacial distribution of point sources expressed in terms of the periodic Green’s function of Laplace’s equation in two dimensions or the doubly periodic Green’s function of Laplace’s equation in three dimensions. Analytical solutions for small circular cylinders and small spherical particles are derived based on the integral representation, and numerical solution of integral equations arising from the interfacial conditions are computed by boundary-element methods. The results document the displacement of the linear profile of the transported field far from the interfacial layer or array with respect to that prevailing in the absence of membrane. Expressions for the effective diffusivity of the mixed-matrix membrane are derived.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Maxwell JC (1904) Colours in metal glasses and in metallic films. Philos Trans R Soc Lond 203:385–420ADSCrossRefMATH Maxwell JC (1904) Colours in metal glasses and in metallic films. Philos Trans R Soc Lond 203:385–420ADSCrossRefMATH
2.
Zurück zum Zitat Cussler EL (1990) Membranes containing selective flakes. J Membr Sci 52:275–288CrossRef Cussler EL (1990) Membranes containing selective flakes. J Membr Sci 52:275–288CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Mahajan R, Koros WJ (2002) Mixed matrix membrane materials with glassy polymers. Part 1. Polym Eng Sci 42:1420–1431CrossRef Mahajan R, Koros WJ (2002) Mixed matrix membrane materials with glassy polymers. Part 1. Polym Eng Sci 42:1420–1431CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Noble RD (2011) Perspectives on mixed matrix membranes. J Membr Sci 378:393–397CrossRef Noble RD (2011) Perspectives on mixed matrix membranes. J Membr Sci 378:393–397CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Petropoulos JH (1985) A comparative study of approaches applied to the permeability of binary composite polymeric materials. J Polym Sci 23:1309–1324 Petropoulos JH (1985) A comparative study of approaches applied to the permeability of binary composite polymeric materials. J Polym Sci 23:1309–1324
6.
Zurück zum Zitat Moore TT, Koros WJ (2005) Non-ideal effects in organicinorganic materials for gas separa-tion membranes. J Mol Struct 739:87–98ADSCrossRef Moore TT, Koros WJ (2005) Non-ideal effects in organicinorganic materials for gas separa-tion membranes. J Mol Struct 739:87–98ADSCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Xue L, Borodin O, Smith GD (2006) Modeling of enhanced penetrant diffusion in nanoparticle-polymer composite membranes. J Membr Sci 286:293–300CrossRef Xue L, Borodin O, Smith GD (2006) Modeling of enhanced penetrant diffusion in nanoparticle-polymer composite membranes. J Membr Sci 286:293–300CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Singh T, Kang D-Y, Nair S (2013) Rigorous calculations of permeation in mixed-matrix membranes: evaluation of interfacial equilibrium effects and permeability-based models. J Membr Sci 448:160–169CrossRef Singh T, Kang D-Y, Nair S (2013) Rigorous calculations of permeation in mixed-matrix membranes: evaluation of interfacial equilibrium effects and permeability-based models. J Membr Sci 448:160–169CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Pozrikidis C (2002) A practical guide to boundary element methods. Chapman & Hall/CRC, Boca RatonCrossRefMATH Pozrikidis C (2002) A practical guide to boundary element methods. Chapman & Hall/CRC, Boca RatonCrossRefMATH
10.
Zurück zum Zitat Hautman J, Klein ML (1992) An Ewald summation method for planar surfaces and interfaces. Mol Phys 75:379–395ADSCrossRef Hautman J, Klein ML (1992) An Ewald summation method for planar surfaces and interfaces. Mol Phys 75:379–395ADSCrossRef
11.
Zurück zum Zitat Maxwell JC (1873) Electricity and magnetism. Clarendon Press, OxfordMATH Maxwell JC (1873) Electricity and magnetism. Clarendon Press, OxfordMATH
12.
Zurück zum Zitat Jeffrey DJ (1973) Conduction through a random suspension of spheres. Proc R Soc Lond A 335:355–367ADSCrossRef Jeffrey DJ (1973) Conduction through a random suspension of spheres. Proc R Soc Lond A 335:355–367ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Conductive transport through a mixed-matrix membrane
verfasst von
C. Pozrikidis
D. M. Ford
Publikationsdatum
21.01.2017
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Engineering Mathematics / Ausgabe 1/2017
Print ISSN: 0022-0833
Elektronische ISSN: 1573-2703
DOI
https://doi.org/10.1007/s10665-016-9889-z

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2017

Journal of Engineering Mathematics 1/2017 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.