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氣體分離膜技術(shù)的發(fā)展歷程

1831年，J.V.Mitchell系統地研究了天然橡膠的透氣性，用高聚物膜進(jìn)行了氫氣和二氧化碳混合氣的滲透實(shí)驗，發(fā)現了不同種類(lèi)氣體分子透過(guò)膜的速率不同的現象，首先提出了用膜實(shí)現氣體分離的可能性。1866年，T.Craham研究了橡膠膜對氣體的滲透性能，并提出了現在廣為人知的溶解—擴散機理。雖然在100多年前就發(fā)現了利用膜實(shí)現氣體分離的可能性，但由于當時(shí)的膜滲透速率很低，膜分離難以與傳統的分離技術(shù)如深冷分離法、吸附分離法等競爭，未能引起產(chǎn)業(yè)界的足夠重視。

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膜分離過(guò)程

膜分離過(guò)程已成為工業(yè)上氣體分離、水溶液分離、化學(xué)品和生化產(chǎn)品的分離與純化的重要過(guò)程。廣泛應用于食品、飲料加工過(guò)程、工業(yè)污水處理、大規?？諝夥蛛x、濕法冶金技術(shù)、氣體和液體燃料的生產(chǎn)以及石油化工制品生產(chǎn)等。

膜從廣義上可以定義為兩相之間的一個(gè)不連續區間。這個(gè)區間的三維量度中的一度和其余兩度相比要小的多。膜一般很薄，厚度從幾微米、幾十微米至幾百微米之間，而長(cháng)度和寬度要以米來(lái)計量。

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膜滲透機理

優(yōu)先吸附－毛細管流動(dòng)模型：由于膜表面對滲透物的優(yōu)先吸附作用，在膜的上游側表面形成一層該物質(zhì)富集的吸附液體層。然后，在壓力作用下通過(guò)膜的毛細管，連續進(jìn)入產(chǎn)品溶液中。此模型能描述多孔膜的反滲透過(guò)程。

從不可逆熱力學(xué)導出的模型：膜分離過(guò)程通常不只依賴(lài)于單一的推動(dòng)力，而且還有伴生效應（如濃差極化）。不可逆熱力學(xué)唯象理論統一關(guān)聯(lián)了壓力差、濃度差、電位差對傳質(zhì)通量的關(guān)系，采用線(xiàn)性唯象方程描述這種具有伴生效應的過(guò)程，并以配偶唯象系數描述伴生效應的影響。

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