Pervaporation von Reinflüssigkeiten und binären Gemischen durch Membranen von Polybutylenterephthalat im Glasübergangsbereich

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Individuel Contract
Date:	1998
Referee:	Prof. Dr. Dietmar Göritz
Date of exam:	23 February 1998
Additional Information (public):	Die Original-Dissertation wurde 1998 über einen Verlag veröffentlicht und ist inzwischen vergriffen. Vorliegende Ausgabe ist die Online-Zweitveröffentlichung
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Group Dietmar Göritz Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors
Keywords:	Pervaporation, Diffusion, Glass transition temperature, PBT, Polymer membrane, Diffusion coefficient
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	52913

Abstract (German)

Unter Verwendung eines Gaschromatographen (GC) wurde ein Aufbau realisiert, der kontinuierlich die Pervaporation beider Komponenten von binären Alkohol-Wasser-Gemischen detektiert. An Membranen aus teilkristallinem Polybutylenterephthalat (PBT) mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 47°C erfolgten Messungen im Temperaturbereich von 30°C bis 80°C mit variierenden Konzentrationen der Alkohole ...

Abstract (German)

Unter Verwendung eines Gaschromatographen (GC) wurde ein Aufbau realisiert, der kontinuierlich die Pervaporation beider Komponenten von binären Alkohol-Wasser-Gemischen detektiert. An Membranen aus teilkristallinem Polybutylenterephthalat (PBT) mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 47°C erfolgten Messungen im Temperaturbereich von 30°C bis 80°C mit variierenden Konzentrationen der Alkohole (Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 1-Butanol und tert-Butanol). Bei Messungen mit reinen Alkoholen konnte die Messergebnisse (zeitlicher Verlauf des Permeentenflusses) nur unter Annahme von konzentrationsabhängigen Diffusionskoeffizienten verstanden werden. Mittels einer Finite-Elementen-Methode gelang es unter Variation der Konzentrationsabhängigkeit Modellrechnungen auszuführen, welche mit den experimentellen Befunden zur Übereinstimmung gebracht werden konnten. Resultat sind die Diffusionskoeffizienten der Alkohole in PBT sowie deren Konzentrationsabhängigkeiten. Diese Resultate werden anhand bestehender Theorien der molekularen Wechselwirkungen von Flüssigkeitsmolekülen in teilkristallinen Polymeren diskutiert – insbesondere im Bereich von Tg. Bei den Wasser-Alkohol-Gemischen wurden die komplexen Wechselwirkungen der Flüssigkeitsmoleküle mit dem Polymeren sichtbar. Das Diffusionsverhalten der Alkohole sowie dessen Konzentrationsabhängigkeit bleibt trotz Wassermoleküle in der Polymermembran unverändert. Die Diffusion der Wassermoleküle jedoch erfolgt beschleunigt, da die Alkoholmoleküle eine strukturelle Veränderung des Polymeren bewirken.

Translation of the abstract (English)

Using a gas chromatograph (GC), a setup was realised that continuously detects the pervaporation of both components of binary alcohol-water mixtures. On membranes made of semi-crystalline polybutylene terephthalate (PBT) with a glass transition temperature (Tg) of 47°C, measurements were carried out in the temperature range from 30°C to 80°C with varying concentrations of alcohols (methanol, ...

Translation of the abstract (English)

Using a gas chromatograph (GC), a setup was realised that continuously detects the pervaporation of both components of binary alcohol-water mixtures. On membranes made of semi-crystalline polybutylene terephthalate (PBT) with a glass transition temperature (Tg) of 47°C, measurements were carried out in the temperature range from 30°C to 80°C with varying concentrations of alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol and tert-butanol). For measurements with pure alcohols, the results (time course of the permeant flow) could only be understood by assuming concentration-dependent diffusion coefficients. By using of a finite element method, it was possible to carry out model calculations by varying the concentration dependence, which confirm with the experimental findings. The results are the diffusion coefficients of the alcohols in PBT and their concentration dependencies. These results are discussed on the basis of existing theories of molecular interactions of liquid molecules in semi-crystalline polymers - especially in the range of Tg. In the water-alcohol mixtures, the complex interactions of the liquid molecules with the polymer became visible. The diffusion behaviour of the alcohols as well as its concentration dependence remains unchanged despite water molecules in the polymer membrane. The diffusion of the water molecules, however, is accelerated because the alcohol molecules cause a structural change in the polymer.

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