氣體膜分離是指在壓力差為推動力的作用下，利用氣體混合物中各組分在氣體分離膜中滲透速率的不同而使各組分分離的過程。氣體分離膜的是選擇性膜，滲透通最大，其機械強度應能保證承受一定的壓差的分離膜。工業上套用較多的是非對稱性膜和複合膜。
基本介紹
- 中文名：氣體膜分離
- 外文名：gas membrane separation
- 學科：生態工程
- 領域：環境科學
簡介,發展狀況,工作原理,分類,優點,
簡介
氣體分離膜是發展很快的一項新技術。不同的高分子膜對不同種類的氣體分子的透過率和選擇性不同，因而可以從氣體混合物中選擇分離某種氣體。如從空氣中收集氧，從合成氨尾氣中回收氫，從石油裂解的混合氣中分離氫、一氧化碳等。
發展狀況
美國洛杉磯加州大學的化學家用一種叫做聚苯胺的能導電的有機材料製作出一種薄膜。這種聚合物能摻入帶電的原子，利用摻雜劑的含量來改變薄膜的滲透性。在通過這種薄膜時，氧比氮快，二氧化碳比甲烷快，氫比氮更快，因此用這種薄膜製取的氧氣和氮氣成本低。它們還可能用於消除汽車和工業排出廢氣中的污染物。氣體分離膜的研究主要集中在富氧膜。作為富氧膜的高分子，要求兼具高透過性和高選擇性。美國通用電器公司採用聚碳酸酯和有機矽的共聚物作為分離膜，經過一級分離就可獲得40%富氧的空氣。若以富氧的空氣代替普通空氣，將大大提高各種燃燒裝置的效率，並可減少公害。國外還在開發一種水下呼吸器，它是一種直接從海水中提取溶解氧的潛水裝置。
工作原理
當氣體中VOCs污染物濃度很高(10000ppm)時，膜分離法是一種有效可行的排放控制方式。去除氣體中VOCs的膜分離工藝通常由壓縮冷凝和膜分離等操作組成。氣體加壓冷凝後的排氣進人膜分離組件，在此，那些未冷凝的有機氣體通過半透膜分離，這些特殊設計的半透膜對VOCs蒸氣的透過性要好於空氣10-100倍，最終分離成的氣量很小的濃集氣回流到系統人口重新壓縮冷凝淨化，而氣量很大的淨化氣排放。
分類
氣體膜分離過程的關鍵是膜材料。理想的氣體分離膜材料應該同時具有良好的分離性能、優良的熱和化學穩定性、較高的機械強度。通常的氣體分離用膜可分為多孔質和非多子L質（均質膜）兩類，它們各由無機物和有機高分子材料製成無機膜包括陶瓷膜、玻璃膜、金屬膜和分子篩膜；有機膜材料包括橡膠態聚合物和玻璃態聚合物：氣體膜分離技術的特點是：分離操作無相變化，不用加入分離劑。
優點
膜分離方法可用於處理很多類型的污染物，包括苯、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、三氯甲烷、三氯乙烯、澳代甲烷、二氯甲烷、氯乙烯等。膜分離工藝最有希望的套用之處是用於淨化那些冷凝和活性炭吸附效果不好的低沸點有機物和氯代有機物。其優於炭吸附之處在於省去了解吸和濃縮氣進一步處理的麻煩。這項技術最初套用於濃度1%以上氣量小於350m/h場合，並希望能套用於更寬的VOCS濃度和氣量範圍。
