Sušiče Nafion

Perma Pure LLC vyrábí komponenty a zařízení primárně určené pro sušení a zvlhčování plynů. Základem této technologie je Nafion®, kopolymer vyráběný firmou Dupont. Tento kopolymer je vysoce selektivní a ideální pro odstraňování vodní páry z plynů. Perma Pure zpracovává Nafion do hadiček různých průměrů a optimalizuje je pro přenos vody skrz stěnu hadičky. Vodní pára prochází stěnou membrány Nafion a vyprchává do vnějšího prostředí (vzduchu nebo plynu). Tento proces je nazýván „perevaporation“ a je závislý na gradientu vlhkosti mezi plynem uvnitř a prostředím vně stěny hadičky. Kromě sušení a zvlhčování plynů může být hadička Nafion využita jako iontově-výměnná membrána.

Co je Nafion?

Nafion je kopolymer tetrafluoroetylenu (Teflon®) a perfluoro-3,6-dioxa-4-metyl-7-okten-sulfonové kyseliny. Podobně jako Teflon, Nafion má vysokou chemickou odolnost, ale přítomnost funkčních skupin – sulfonové kyseliny mu dává neobvyklé vlastnosti. Sulfonová kyselina má vysokou afinitu k vodě a je schopná absorbovat 13 molekul vody na jednu skupiny sulfonové kyseliny v polymeru. Nafion absorbuje až 22% vody (hmotnostní podíl).

Přenos vody přes mikroporézní permeační membrány je velmi pomalý proces difúze. Nafion, na rozdíl od mikroporézních membrán, odstraňuje vodu absorpcí (hydratací). Tato absorpce vykazuje kinetickou reakci prvního řádu, takže rovnováha je ustanovena velmi rychle (typicky během millisekund). Jelikož se jedná o specifickou chemickou reakci s vodou, plyny jsou pouze vysušeny aniž by došlo ke změně jejich podstaty..

Selektivita

Nafion není pouze vysoce chemicky odolný materiál, ale vyniká i vysokou selektivní absorpcí a transportem chemických sloučenin. Většina sloučenin je kvantitativně zachována. Ačkoliv polární organické sloučeniny nenapadají a nepoškozují Nafion, u některých z nich dochází ke ztrátám díky absorpci. Amoniak a aminy jsou také absorbovány.

Teplotní, tlaková a chemická odolnost

Hadičky Nafion jsou stabilní i při vyšších teplotách. Jak je uvedeno výše, jejich chemická odolnost je podobná Teflonu a velmi málo látek napadá tento materiál. Dokonce vzorky obsahující vysoké koncentrace korozívních plynů jako např. fluorovodík nebo chlorovodík mohou být velmi dobře sušeny. Hadičky Nafion a většina sušičů a zvlhčovačů Perma Pure obsahuje pouzdro pro oplachování sušícím plynem a fitinky pro připojení plynů, které jsou vyráběny z nerezové oceli nebo polymeru na bázi fluorouhlovodíků, případně polypropylenu. Pro sušení plynů při vyšších průtocích jsou hadičky Nafion zakomponovány do chemicky odolné epoxidové pryskyřice. Teplotní odolnost sušičů závisí na použitých materiálech (vzorek nepřichází do kontaktu s pouzdrem sušiče, ale s příslušnými fitinkami.

Sušiče řady MD s jednou hadičkou Nafion mají maximální provozní teplotu 100°C pro polypropylen a 150°C pro fluorovodíkový polymer nebo nerezovou ocel. Jsou-li hadičky Nafion spojovány do svazků epoxidovou pryskyřicí, maximální teplota je 120°C. Maximální vnitřní tlak pro všechny sušiče Nafion je omezený na 5 bar (80 psig) při 20°C. Některé speciální sušiče mají zvýšenou tlakovou odolnost.

Prověřená technologie

Výrobce Perma Pure vyvinul sušiče Nafion více než před 25 lety. Dnešní sušiče Perma Pure jsou standardem rozšířeným pro úpravu vzorků v různých oblastech – medicíně, vědeckých přístrojích a průmyslových systémech. Zvlhčovače Perma Pure se rozšířily jak v analytických přístrojích, tak i u speciálních aplikací v oblasti medicíny a zvlhčování vodíku u mikropalivových článků.