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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視頻作者：北京曉韜科技有限公司

膜滲透機理

溶解－擴散模型：適用于液體膜、均質(zhì)膜或非對稱(chēng)膜表皮層內的物質(zhì)傳遞。在推動(dòng)力作用下，滲透物質(zhì)先溶解進(jìn)入膜的上游側，然后擴散至膜的下游側，擴散是控制步驟。例如氣體的滲透分離過(guò)程中，推動(dòng)力是膜兩側滲透物質(zhì)的分壓差。當溶解服從亨利定律（見(jiàn)相平衡關(guān)聯(lián)）時(shí)，組分的滲透率是組分在膜中的擴散系數和溶解度系數的乘積?；旌蠚怏w的分離依賴(lài)于各組分在膜中滲透率的差異。溶解-擴散模型用于滲透蒸發(fā)（又稱(chēng)汽滲，上游側為溶液，下游側抽真空或用惰性氣體攜帶，使透過(guò)物質(zhì)汽化而分離）時(shí)，還須包括膜的汽液界面上各組分的熱力學(xué)平衡關(guān)系。

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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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