Zivilschutz- Forschung - Schutzkommission

drigsten LM-Konzentration im Polymeren aus, die LM-Teilchen diffundieren bevorzugt
ins Materialinnere bzw. zur gegenüberliegenden Seite. Makroskopisch ist
nur das Ergebnis, d.h. die resultierende Richtung, erkennbar und von Bedeutung.
Der resultierende gerichtete Teilchenstrom wird durch ein allgemeines Transportgesetz,
das 1. Fick´sche Gesetz, beschrieben. Es gilt für den Fall eines stationären,
d.h. zeitlich und örtlich konstanten Konzentrationsgefälles.
dn = – D · A · dc
–– –– (2.1)
dt dx
mit: dn/dt – Diffusionsgeschwindigkeit [mg/min], d.h. die Stoffmenge dn, die
in der Zeit dt durch eine Fläche A in Richtung der Ortskoordinate x diffundiert,
bzw. bei Normierung auf die Fläche A und angewendet auf das Problem Permeation:
dc
J = – D · –– (2.2)
dx
mit: J – Permeationsrate [mg/min • cm 2 ],
D – Diffusionskoeffizient [cm 2 /min],
dc/dx – Konzentrationsgefälle zwischen beiden Membranseiten
bzw. integriert:
C1 – C2
J = – D · –––––– (3)
L
mit: C1 – Solvent-Konzentration an der Belastungsseite [mg/cm 3 ],
C2 – Solvent-Konzentration an der abgewandten Seite (CSA-Innenseite)
[mg/cm 3 ], L – Dicke der Membran [cm].
Ist die gegenüberliegende Seite gespült (LM-Konzentration gegen Null gehend),
wie dies etwa bei Schutzanzügen im Einsatz oder bei der Dekontamination (offener
Anzug) der Fall ist, so lässt sich dieser Transportprozess noch einfacher beschreiben:
J = – –––––
D · C
(4)
L
Der Diffusionskoeffizient D (und damit auch die Permeationsrate) ist natürlich
für jedes Lösungsmittel/Polymer-Paar spezifisch. Daneben ist er als thermodynamische
Größe auch temperaturabhängig. Im Allgemeinen wird er mit steigender
Temperatur größer.
Nach dem Fick’schen Gesetz ist die Permeationsrate J, d.h. der pro Zeit- und Flä-
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