关于Nafion™管
博纯的Nafion™聚合物经常被认为是神奇的材料，因为它独特的能力将水分从膜的一边转移到另一边。这种转移作为一级动力学反应发生，使其具有高度选择性。
什么是Nafion™聚合物
Nafion™聚合物是Walther Groth在1960年代后期发明的。 Nafion™是全氟-3,6-二环氧-4-甲基-7辛烯磺酸和四氟乙烯(Teflon®)的共聚物。简单来说，Nafion™是Teflon®主链，并带有另一种碳氟化合物的临时侧链。 侧链终止于磺酸（-SO 3 H）。
化学方程式: C7HF13O5S. C2F4
除了磺酸基团外，Nafion™聚合物是碳氟化合物。如同大多数含氟聚合物一样，它具有极强的耐化学侵蚀性（耐腐蚀）。 磺酸基团固定在主体的碳氟化合物基中，无法移除，但与碳氟化合物基不同，磺酸基团会参与化学反应。 磺酸基的存在为Nafion™增加了三个重要的特性：
- 由于磺酸基团的强酸性，Nafion™聚合物可作为酸催化剂。
- 当接触溶液时，Nafion™聚合物起到离子交换树脂的作用。
- Nafion™聚合物很容易从气相或液相中吸收水。 每个磺酸基团最多吸收13个分子的水。 磺酸基通过大量疏水性聚合物形成离子通道，水也很容易通过这些通道被传输。 Nafion™聚合物的功能就像对水蒸气有选择性的半渗透膜一样。
Nafion™聚合物的物理性质与其他含氟聚合物相似。 它是半透明的塑料。 当用作离子交换膜时，它可以在高达190°C的温度下运行。 当用作干燥管时，它可以在高达150°C的温度下运行。 Nafion™管的破裂压力通常大于200 psig（超过13 bar），但会随直径和壁厚而变化。 Nafion的一个不寻常的特性是它在物理尺寸上的倾向变化。 由于Nafion™吸收水，其溶胀率高达22％。 当它接触到酒精时，其尺寸会膨胀多达88％。
Nafion™聚合物的工作原理
Nafion™聚合物通过一级动力学反应将水分子从膜的一侧转移到另一侧。 这与多孔膜不同，多孔膜依赖于分子的物理大小。 Nafion™聚合物的选择性基于化学反应性，而不是分子的大小，因此它不是传统意义的渗透原理。 Nafion™聚合物选择性地转移水蒸气，而气流中的大多数分析物保持不变。Nafion™聚合物转移水分子的驱动力是其膜两侧的湿度水平之差。 Nafion™聚合物试图在其膜的任一侧达到水蒸气的分压平衡。
Nafion™ 聚合物的渗透性
通过Nafion™ 聚合物可移除
| 大气气体 | H20 水汽 |
| 无机物 | NH3 氨气 |
| 有机物 | 醇类, DMSO, THF |
可变损失
| 有机物 | 酸、醛、胺、酮、腈 |
Nafion™ 聚合物非渗透性
完全保留在样品中
| 大气气体 | Ar, He, H2, N2, O2, O3 |
| 卤素 | Br2, Cl2, F2, l2 |
| 碳氢化合物 | 简单形态（烷烃） |
| 无机酸 | AHCL, HF, HNO3, H2SO4 |
| 其它有机物 | 芳烃、酯类、醚类 |
| 氧化物 | CO, CO2, SOX, NOX |
| 硫化物 | COS, H2S, 硫醇 |
| 有毒气体 | COCL2, HCN, NOCl |
Nafion™ 聚合物和水的气体渗透率
我们经常被问到相对于普通气体，Nafion™聚合物中水的相对选择性。 请参阅该图，了解通过Nafion™的水与某些常见气体的相对气体渗透率。 如您所见，Nafion™在仅传输水而保持其他气体分离的情况下非常有效。
例如，对于H2S和CO2，水的亲和力为1000：1，而O2和N2的亲和力为1,000,000：1
