Permeation von Gasen und Liquiden

Bei der Permeation entsteht der Transport als Folge und in Richtung eines äußeren Druckgefälles.

Stichwort: Konzentrations- oder Druckgradient.

Ablauf der Permeation

Unabhängig vom Szenario verläuft die Permeation in drei Teilschritten:

1. Sorption: Diese findet an der Grenzfläche zwischen Medium und Festkörper statt. Die Flüssigkeit oder das Gas werden an der Oberfläche des Feststoffes aufgenommen.
2. Diffusion: Diese verläuft durch den Festkörper. Das Permeat durchdringt, also diffundiert durch das feste Material durch Poren bzw. molekulare Zwischenräume.
3. Desorption: Das Permeat entweicht auf der anderen Seite des Festkörpers. 

Permeation von Flüssigkeiten

Das Gesetz von Darcy beschreibt diesen Vorgang bei Flüssigkeiten für ein stationäres - also konstantes - Druckgefälle im Zeitverlauf.

• = Durchflussmenge in Bezug auf Zeit und den durchströmten Querschnitt [m/s] 
• = Volumen des durchströmenden Stoffes [m³]
• = Zeit [s]
• = durchströmter Querschnitt [m²]
• = Druckhöhenunterschied [m Wassersäule]
• = Dicke des durchströmten Körpers [m]
• = Permeabilitätskoeffizient (Flüssigkeiten) [m/s]

In der nachfolgenden Abbildung siehst du grafisch den Zusammenhang von Metrialdicke und Druckgefälle im Gesetz von d'Arcy.

Permeation von Gasen

Neben den bisherigen Kennzahlen wird bei der Bestimmung der Permeation von Gasen zusätzlich

• die Viskosität des Gases ,
• der mittlere Druck und
• der Druck , bei dem das Volumen des durchströmenden Stoffes gemessen wird,

berücksichtigt. Ein Gesetz, das all diese Kennzahlen berücksichtigt ist das Poiseuille'sche Gesetz.

• = Volumen des durchströmenden Stoffes [m³]
• = Druckgefälle []
• = mittlerer Druck []
• = Druck, bei dem Q gemessen wird []
• = Viskosität des Gases []
• = spezifischer Permeabilitätskoeffizient []

Die beiden Kenngrößen und sind die bereits oben erwähnten Transportkoeffizienten. Je größer sie sind umso schneller läuft der Transport ab - und umgekehrt.