气体分离膜分解

空纤维膜外表面上涂敷致密的硅橡胶表层，从 而得到高渗透率、高选择性的复合膜，成功地 将之应用在合成氨弛放气中回收氢。成为气体
分离膜发展中的里程碑。至今已有百多套在运 行， Monsanto公司也因此成为世界上第一个 大规模的气体分离膜专业公司。
气体分离膜
?从20世纪80年代开始，中科院大连化物所 、长春应化所等单位，在研究气体分离膜 及其应用方面进行了积极有益的探索，并 取得了长足进展。1985年，中科院大连化 物所首次成功研制了聚砜中空纤维膜氮氢 分离器。
? A/ B
?
[ [
B组分的浓度 ]透过气 A组分的浓度 B组分的浓度 ]原料气
?
PA?/ PB? PA / PB
(3)溶解度系数 (S)
气体分离膜
(二) 影晌渗透通量与分离系数的因素
(1)压力 气体膜分离的推动力为膜两侧的压力差 , 压 差增大, 气体中各组分的渗透通量也随之升高。但实 际操作压差受能耗、膜强度、设备制造费用等条件的 限制, 需要综合考虑才能确定。
气体分离膜
(2) 无机材料
?无机膜的主要优点有：物理、化学和机械稳定性好 , 耐 有机溶剂、氯化物和强酸、强碱溶液 , 并且不被微生物 降解; 操作简单、迅速、便宜。 ?受目前工艺水平的限制 , 无机膜的缺点为：制造成本相 对较高, 大约是相同膜面积高分子膜的 10倍; 质地脆, 需 要特殊的形状和支撑系统 ; 制造大面积稳 定的且具有良 好性能的膜比较困难 ; 膜组件的安装、密封 ( 尤其是在高 温下) 比较困难; 表面活性较高。
气体分离膜
寿命
选择性
气体分离膜 三要素
渗透速率
气体分离膜
(一)气体分离膜的主要特性参数
(1)渗透系数 (Q) 渗透系数是单位压力单位膜面积在单位时间内透过
单位膜厚度的气体的量。其单位是 cm3（STP）/（ cm2·s·cmHg）或cm3（STP）/（cm2·s·atm）。
(2) 分离系数
A组分的浓度
气体分离膜
1829 1981 1950 1954 1965
开始膜法气体透过性研究 J. V. Mitchell 研究了天然橡胶的透气性
众多科学家研究大量气体分离膜 P. Mears 研究了玻璃态聚合物的透气性 S. A. Sterm 等从天然气中分离氦气
气体分离膜
?1979 年，美国Monsanto （孟山都公司）研制 出“Prism”气体分离膜装置，通过在聚砜中
气体分离膜
按材料的化学组成 , 气体分离膜材料有高分子材 料、无机材料、有机 -无机杂化材料。 (1) 高分子材料
高分子材料分橡胶态膜材料和玻璃态膜材料两大类。 玻 璃态聚合物与橡胶态聚合物相比选择性较好, 其原因是玻 璃态的链迁移性比后者低得多。玻璃态膜材料的主要缺 点是它的渗透性较低, 橡胶态膜材料的普遍缺点是它在高 压差下容易膨胀变形。目前, 研究者们一直致力于研制开 发具有高透气性和透气选择性、耐高温、耐化学介质的 气体分离膜材 料, 并取得了一定的进展。
(2)膜的厚度 膜的致密活性层的厚度减小 , 渗透通量 增大。减小膜厚度的方法是采用复合膜 , 此种膜是在 非对称膜表面加一层超薄的致密活性层 , 降低可致密 活性层的厚度 , 使渗透通量提高。
气体分离膜
(3)温度 温度对气体在高分子膜中的溶解度与扩散 系数均有影响 , 一般说来温度升高 , 溶解度减小 , 而 扩散系数增大。但比较而言 , 温度对扩散系数的影 响更大, 所以, 渗透 通量随温度的升高而增大。
气体分离膜
(3) 有机-无机杂化材料
? 采用有机-无机杂化复合膜, 以耐高温高分子材料为分离层, 陶瓷膜为支撑层, 既发挥了高分子膜高选择性的优势, 又解 决了支撑层膜材料耐高温、抗腐蚀的问题, 为实现高温、腐 蚀环境下的气体分离提供了可能性
? 采用非对称膜时, 它的表面致密层是起分离作用的活性层。 为了获得高渗透通量和分离因子, 表皮层应该薄而致密。实 际上常常因为表皮层存在孔隙而使分离因子降低, 为了克服 这个问题可以针对不同膜材料选用适当的试 剂进行处理。 例如用三氟化硼处理聚砜非对称中空纤维膜, 可以减小膜表 面的孔隙, 提高分离因子。
气体分离膜(GS)
气体分离膜
气体膜分离是指在压力差为推动力的作 用下, 利用气体混合物wenku.baidu.com各组分在气体 分离膜中渗透速率的不同而使各组分分 离的过程。
气体膜分离技术的特点是：分离操作无 相变化, 不用加入分离剂, 是一种节能的 气体分离方法。它广泛应用于提取或浓 缩各种混合气体中的有用成分, 具有广 阔的应用前景。