關於氣體分（fèn）離膜設備的研究成果

氣體分離膜的（de）原理:

在壓力驅動下, 借助氣體中各組分在高分子膜表麵上的吸附能力以及在（zài）膜內（nèi）溶解-擴散上的差異, 及滲透速率差（chà）來實現對某種氣體的濃縮和（hé）富（fù）集。滲透（tòu）速率高的氣體常被稱為“快（kuài）氣”,而滲透速率低的氣體組分被稱為“慢氣”,因它（tā）較多的（de）滯留在原料氣（qì）體側而成為（wéi）剩餘氣。“快氣”、“慢氣”不是絕對的, 而是針對不同的氣體（tǐ）組成（chéng）而言。氣體透過膜是一種比較複雜的過程。

氣體分離膜的原理

一般來說, 使（shǐ）用材質不同, 其分離的機理也不同。在多孔膜中（zhōng）的滲透機理包括:分子流、黏性流（liú）、表麵擴散流、分子篩篩分機理、毛（máo）細（xì）管（guǎn）凝（níng）聚機理等。

氣體分離膜設備的實現方（fāng）式（shì）：

氣體膜分離過程是一種（zhǒng）以壓力差為驅動力的分離過程，在膜兩側混合氣（qì）體（tǐ）各組分分壓差的（de）驅動下，不同氣體分子透過膜的速率不同，滲透速率快的氣體在滲透側富（fù）集，而（ér）滲透速率慢的氣體則在原料側富集。氣體膜分離正是利用分子的滲透（tòu）速率（lǜ）差使不同氣體（tǐ）在膜兩側富集實現分離的（de）。

氣體分離膜技術的發展曆程（chéng）

1831年，J.V.Mitchell係統地研究了天然橡膠的透氣性，用高聚物（wù）膜進行了氫氣和二氧化（huà）碳混（hún）合氣的滲透實驗，發現了不同種類氣體分子透過膜的速率不同的現象，首（shǒu）先提出了用膜實現氣體（tǐ）分離的可能性。1866年，T.Craham研究了橡（xiàng）膠膜對氣體的滲透性能，並提出（chū）了現在廣為人知的溶解（jiě）—擴散機理。雖然在100多年前就發現了利用（yòng）膜（mó）實現氣體分離的可能性，但由於當時的（de）膜滲（shèn）透速率很低，膜分離難以與（yǔ）傳統的分離技術如深冷分離法、吸附分離法等競（jìng）爭，未能引起產業界的足夠重視。

從（cóng）20世紀50年代起（qǐ），科研工作者開（kāi）始（shǐ）進行氣體分離膜的應用研究（jiū）。1950年S.Weller和W.A.Steier用乙基纖（xiān）維素平板膜進行空氣分離，得到氧濃度為32%~36%的富氧空氣。1954年（nián）D.W.Bubaker和K.Kammermeyer發現矽橡膠膜對氣體的滲（shèn）透速率比乙基纖維素大500倍，具有優越的滲透性。1965年S.A.Stern等（děng）為從（cóng）51吃瓜网中分離出（chū）氦進行了含氟高分子膜的試驗，並進行了工業規模的設計，采用三級膜（mó）分（fèn）離從51吃瓜网中濃（nóng）縮氦氣。同年美國Du Pont公司首創了中空纖維膜及其分離裝置並申請了（le）從混合氣體中分（fèn）離氫氣、氦氣的專利。

我國的（de）氣體分離（lí）膜成果：

氣體（tǐ）膜分離技術的真正突破是（shì）在70年代末，1979年美國的Monsanto公司（sī）研製出“Prism”氣體膜（mó）分離（lí）裝置，“Prism”裝置采用聚碸-矽橡膠複合膜，以聚碸非對稱膜中（zhōng）空纖維作為底膜，在其中空纖維外表麵真空塗覆一層致密（mì）的矽橡（xiàng）膠（jiāo）膜。聚碸（fēng）底膜起分離作用，底膜的（de）皮層僅有0.2μm左右（yòu），遠比均質膜薄，因此（cǐ）其滲透速率（lǜ）大大提高;矽橡膠（jiāo）塗層起到（dào）修補（bǔ）底膜皮層上的孔缺（quē）陷的作用，以保證氣體分離膜的高選擇性。“Prism”氣體膜分離（lí）裝置自1980年（nián）商業應（yīng）用（yòng）以來，至今已有上百套裝置在（zài）運行，用於合成氨弛放氣中氫回收和石油煉廠氣中氫回收。

氣體分離（lí）膜的（de）優勢和前景：

膜分離技（jì）術具（jù）有能耗低、操作簡單、裝置緊湊、占地麵積少等（děng）優（yōu）點，因此氫分離膜、富氧、富（fù）氮膜相繼研製成功，並應用於（yú）市場，有力地促進了氣體膜技術的發展。其應用越來越廣泛，對它的研（yán）究也日（rì）益深入。