膜分離是利用特殊制造的具有選擇透過性的薄膜在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種新分離方法。外部推動(dòng)力常見的有：濃度差、壓力差、電位差以及濃度差加化學(xué)反應(yīng)等。膜分離技術(shù)能適用于常規(guī)分離方法不能經(jīng)濟(jì)、合理地進(jìn)行分離的過程，具有能耗低、效率高、過程簡(jiǎn)單，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)60年代工業(yè)化后，其應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)寬，并將對(duì)21世紀(jì)工業(yè)技術(shù)改造產(chǎn)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
氣體膜分離技術(shù)是使原料氣與膜接觸，在膜兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)下，不同氣體分子透過膜的速率不同，滲透速率快的組分在滲透?jìng)?cè)富集，而滲透速率慢的氣體分子則在原料側(cè)富集。利用滲透速率差，使不同的氣體組分在膜兩側(cè)富集實(shí)現(xiàn)分離。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的膜，氣體通過膜的傳遞擴(kuò)散方式不同，因而分離機(jī)理也各異。目前常見的氣體通過膜的分離機(jī)理有兩種：其一，氣體通過多孔膜的微孔擴(kuò)散機(jī)理；其二，氣體通過非多孔膜的溶解/擴(kuò)散機(jī)理。
氣體膜分離技術(shù)一出現(xiàn)，就被應(yīng)用在了廢氣治理領(lǐng)域。例如CO2的分離和回收，SO2的分離和回收，天然氣的凈化和有機(jī)蒸汽回收等等。
以有機(jī)蒸汽的凈化回收為例：有機(jī)蒸汽是工業(yè)中經(jīng)常排放的污染物，其成分大多毒性大，其中氯乙烯、苯、多環(huán)芳烴等更是被列為致癌物，對(duì)環(huán)境和人身體健康會(huì)造成極大危害。且有機(jī)蒸汽易燃易爆，不安全。但有機(jī)蒸汽中的烴類氣體，如烷烴、烯烴等具有較高的回收價(jià)值。目前處理方法有4種：燃燒、冷凝、吸附以及膜分離。頭一種屬于破壞法，它將有機(jī)蒸汽燃燒轉(zhuǎn)化成CO2和H2O。后三種屬于非破壞法。冷凝和吸附存在冷凝液和廢吸收劑造成的二次污染問題。
膜分離法使用對(duì)有機(jī)物具有滲透選擇性的聚合物復(fù)合膜。當(dāng)廢氣與膜材料表面接觸時(shí)，有機(jī)物可以透過膜，從廢氣中分離出來。為保證過程的進(jìn)行，在膜的進(jìn)料側(cè)使用壓縮機(jī)或滲透?jìng)?cè)使用真空泵，使膜的兩側(cè)形成壓力差，達(dá)到膜滲透所需的推動(dòng)力。原理如下圖所示：
2002年，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和吉化公司合作進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，采用螺旋卷式膜分離器回收聚乙烯生產(chǎn)過程中排放的乙烯和丁烯單體，取得了較好的效果。
目前國外實(shí)驗(yàn)室研究分離有機(jī)廢氣使用的多的膜分離材料是聚二甲基硅氧烷PDMS。它從結(jié)構(gòu)上看屬半無機(jī)、半有機(jī)結(jié)構(gòu)的高分子，具有許多獨(dú)特性能，是目前發(fā)現(xiàn)的氣體滲透性能好的高分子膜材料之一。研究人員大多是采用聚楓PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚間苯二甲酸乙二酯PEI等材料作為支撐層，使用PDMS涂層堵孔，作為選擇性分離層，選擇性分離有機(jī)廢氣/N2或空氣體系，都取得了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。目前，我國采用膜分離法回收VOCs的工作剛剛開始研究，離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還有一段距離。雖然目前氣體膜分離技術(shù)在廢氣治理中還屬于初期階段，但其潛在優(yōu)勢(shì)巨大，前景不可限量。
上海力皇環(huán)保工程有限公司是以大氣污染治理產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、工程總包及設(shè)施運(yùn)營為一體的集成性創(chuàng)新企業(yè)。
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