Принцип действия генератора кислорода, разработанного инженерами компании LG, основан на различной скорости проникания газов через полимерную мембрану под действием перепада парциальных давлений на мембране. У каждого компонента воздуха, поступающего на разделение надмембранного пространства, различная скорость проникания. Она зависит от способности конкретного газа растворяться в мембране и проходить сквозь нее.
В соответствии с этим все газы можно условно разделить на два класса — легкопроникающие (кислород) и труднопроникающие (азот). Основа генератора кислорода — высокопроницаемая полимерная асимметричная мембрана. Она представляет собой тонкую пленку, состоящую из гомогенного слоя толщиной несколько долей микрометра, обеспечивающего газоразделение, и пористых подслоев толщиной до сотен микрометров, выполняющих технологические функции.
Сотни метров мембраны при помощи запатентованных мембранных элементов размещаются в унифицированных модулях, которые в последствии собираются в компактную систему. Схема мембранного разделения весьма проста. Воздух подается в надмембранное пространство (зону высокого давления) и, частично проникая через мембрану в зону низкого давления, обогащается легкопроникающим кислородом. Оставшаяся часть воздуха в результате обогащается труднопроникающим азотом и выводится из надмембранного пространства.
Движущая сила процесса проникания — разность парциальных давлений по обе стороны мембраны. Возможности обогащения труднопроникающим азотом на сегодняшний день — до 99,9 % от исходной концентрации. Однако при этом, чем выше концентрация, тем ниже производительность. При получении в качестве целевого продукта легкопроникающего кислорода возможности несколько ограничены физико-химическими свойствами мембраны.
Причем, чем выше его концентрация, тем ниже коэффициент извлечения. В генераторе используется вакуумная схема: исходная газовая смесь продувается над мембраной практически при атмосферном давлении, а проникшая через мембрану откачивается вакуумным насосом. Непроникшая газоваясмесь, обогащенная азотом, выходит из надмембранного пространства при давлении близком к давлению исходного газа. Управление процессом разделения осуществляется путем регулирования давления и расхода воздуха.
