气体膜分离技术的发展前景

气体膜分离的研究成果和发展前景气体分离是利用混合气体中不同气体组分在膜内溶解、扩散性质不同，而导致其渗透率的不同来实现其分离的一种膜分离技术。

目前，实现工业化的气体分离技术可分为三大主流技术：深冷法、变压吸附法、膜分离法。气体膜分离技术的工业化始于20世纪40年代，而膜法气体分离技术真正实现大规模的工业化应用是以美国孟山（monsanto）公司!1979年开发的Prism中空纤维氮／氢分离器为标志的。但膜分离法其产品纯度与产气量不如上述两种技术。由此可见。在三大气体分离技术中，气体膜分离技术是最晚实现工业化的。虽然如此，气体膜分离技术因其常温操作、装置简单、能耗低而分离效率高被认为是"21世纪最有发展前途的高新技术之一。气体分离膜已大规模用于合成氨厂的氮、氢分离，空气富氧、富氮，天然气中二氧化碳与甲烷的分离等。

近年来，由荷兰NTO环境科学、能源研究与工艺革新研究所开发的HTV膜分离气体吸收系统由荷兰Cirmac国际公司实现商业化，在捷克化学集团Aliachem公司用于氨回收，可捕集99.9%的氨。2001年，Eenrfex公司开发出其第一套膜系统用于从天然气中脱除N2，经催化转化器产生氢气供磷酸燃料电池使用。气体中N2含量从8.5%减少到6%，可满足用户要求。其拟建的大规模系统将使粗天然气的N2含量减少到任意的管输规格。美国无机膜技术实验室的研究人员正在开发从CO和CO2中分离出H2的多孔陶瓷膜，可应用于用煤生产合成气方面。此外，该实验室还在进行多孔金属支持膜上的碳素膜的研制，以用于从石油炼厂吹洗气中回收未使用完的H2。美国膜技术和研究公司与澳大利亚Csiro公司和美国卡罗来纳州立大学开发的新聚合物膜，用于气体分离的选择性是目前市售聚合物膜的两倍。另据报道，由美国北卡罗来纳州立大学、澳大利亚CSIKO学院、得克萨斯大学的科学家组成的联合小组在研制过程中配合使用通常用于制造膜过滤器的有机聚合物和无机物（SiO2纳米粒子）开发成功具有非凡的从气体中分离出有机大分子能力的膜，此分离膜让大分子透过的速率远大于小分子。研究人员希望将来将其用于天然气和石油加工等工业领域。

气体膜分离技术的发展前景

NO.1不断开发研制高效的气体分离膜材料

研究发现，大多数聚合物都存在渗透性和选择性相反的关系。聚合物的选择性加强，渗透量就减少，不足以维持大规模的生产需求。因此，研究新的聚合物材料，打破渗透性和选择性的上限关系，已成为研究的重点。

NO.2积极开发膜组件组合及优化

目前市场上的膜组件有空心纤维膜组件、卷绕式膜组件及垫套式膜组件等，各种膜组件的性能良好，但也都有缺点，如螺旋卷绕式膜组件的粘合技术较低、粘合宽度的减少等还必须不断的加以改进及优化，使得高科技产品和先进的生产工艺相结合，从而推动我国膜分离技术的发展。

NO.3发展集成分离技术

任何一种分离技术都有其技术边界和经济边界，在某些特定的分离对象和工况条件下优势最为明显，膜分离技术也是同样。采用膜分离技术与其它技术集成，实现最优的工艺组合和最低的经济投资是气体膜分离技术发展的方向，同时也扩大了气体膜分离技术应用的领域和适用范围，如采用固体脱硫和膜法脱水相结合，进行天然气外输前的净化处理。另外，采用膜分离和冷凝法相结合，来净化和回收有机蒸汽中的卤代烃。

气体膜分离作为一种新型的分离单元操作过程，在技术进步、产品结构调整、节省能源及污染防治方面日益显示出其强大的生命力和竞争能力。但目前，膜的发展受到了几个方面的制约：一是膜产品的价格；二是膜污染；三是膜分离性能的提高。如果这几方面的问题能更好地解决，膜分离技术将会在国民经济中发挥更为重要的作用。可以预见，2l世纪的膜技术将在同其他各学科交叉结合的基础上，形成一门比较完整、系统的学科。它将在人类社会的发展史上起到不可替代的重要作用。