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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多孔膜又分為非對稱(chēng)膜和復合膜
①非對稱(chēng)膜的膜體可分為表皮層和支撐層:表皮層質(zhì)地致密,厚度很?。?.1~0.2μm),但它決定了膜的選擇性和滲透性能;支撐層具有多孔結構,它提供必要的機械強度。膜的結構可通過(guò)調節鑄膜液組成和凝膠形成條件予以控制。
②復合膜是以多孔膜作支撐層,覆以極薄的表皮層。用于工業(yè)分離的合成膜,可制成片狀、管狀和中空纖維狀等,因此膜分離設備也隨之具有多種結構形式。膜的結構形態(tài),通常借助于電子顯微鏡技術(shù)、電子透射或掃描來(lái)觀(guān)察。
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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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