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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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我國的氣體分離膜成果

氣體膜分離技術(shù)的真正突破是在70年代末，1979年美國的Mnsanto公司研制出“Prism”氣體膜分離裝置，“Prism”裝置采用聚砜-硅橡膠復合膜，以聚砜非對稱(chēng)膜中空纖維作為底膜，在其中空纖維外表面真空涂覆一層致密的硅橡膠膜。聚砜底膜起分離作用，底膜的皮層僅有0.2μm左右，遠比均質(zhì)膜薄，因此其滲透速率大大提高;硅橡膠涂層起到修補底膜皮層上的孔缺陷的作用，以保證氣體分離膜的高選擇性?！癙rism”氣體膜分離裝置自1980年商業(yè)應用以來(lái)，至今已有上百套裝置在運行，用于合成氨弛放氣中氫回收和石油煉廠(chǎng)氣中氫回收。

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分離原理

反滲透膜的選擇透過(guò)性與組分在膜中的溶解、吸附和擴散有關(guān)，因此除與膜孔的大小、結構有關(guān)外，還與膜的化學(xué)、物理性質(zhì)有密切關(guān)系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關(guān)。由此可見(jiàn)，反滲透分離過(guò)程中化學(xué)因素（膜及其表面特性）起主導作用。

當用一個(gè)半透性膜分離兩種不同濃度的溶液時(shí)，膜僅允許溶劑分子通過(guò)。由于濃溶液中溶劑的化學(xué)1位低于它在稀溶液中的化學(xué)1位，稀溶液中的溶劑分子會(huì )自發(fā)地透過(guò)半透膜向濃溶液中遷移。

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