膜分離技術的淺析

2020-12-15 建設工程教育網

　　【學員問題】膜分離技術的淺析？

　　【解答】反滲透從1963年第一張非對稱醋酸纖維素反滲透膜誕生至今，反滲透（RO）技術獲得了很大的進步，我國1966年也開始研究反滲透技術，在環境保護、純水製備、電子工業領域獲得了很大的成績。反滲透的原理是滲析的反過程，利用外加能量使滲析向相反的過程進行。過程透過組分截留組分推動力膜類型RO溶劑，可被電滲析截留組分10100nm大分子溶質壓力差100010000kPa非對稱膜或複合膜目前工業應用的反滲透膜可分三類：高壓海水脫鹽反滲透膜、低壓苦鹹水脫鹽反滲透膜及超低壓反滲透膜（LPRO）。反滲透技術以其能耗低、結構簡單、控制方便得到很快的發展，發展中的障礙主要是對進水要求高，實際也反映了現在膜技術最大的困難是膜維護工作要求比較高，也必然對預處理要求較高。如海水淡化中汙染指數一般要求<5.所以開發高效、廉價的預處理系統也是膜技術發展的必要因素之一。反滲透技術是目前發展最為迅速的技術之一，在遠洋船上已逐漸取代減壓蒸餾等手段，特別是潛艇利用這項技術可以做到隨用隨取。另外，國外也開始利用反滲透技術處理一些廢水，反滲透技術應用的範圍越來越廣。

　　氣體膜分離氣體膜分離（GS）技術在近10年取得了空前的發展，現已廣泛用於空氣中富氧、濃氮、天然氣分離等領域。GS的基本原理是根據混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率不同，從而達到分離目的。過程透過組分截留組分推動力膜類型機理GS氣體、較小組分或膜中易溶組分較大組分壓力差100010000kPa均質膜複合膜非對稱膜溶解擴散GS技術發展勢頭迅猛，廣泛用於煉油、化工、環保等領域。最主要的應用領域是H2的分離回收，如在合成氨中H2的分離回收，煉油工業尾氣中H2的分離回收。其二，是富氮，由於大多數空氣分離膜選擇性都在3.55.0（O2/N2）之間，所以膜法空氣分離大多用作為富氮，濃度可達99%.高濃度的氮廣泛應用於食品保健、醫藥等。其三，為富氧，由於膜的選擇性不高，氧濃度一般在50%以下，主要用於高溫燃燒節能和家用保健。其四，用於酸性氣體的分離回收，如對天然氣處理，降低天然氣中的CO2、H2S和水汽等，以防止在輸送過程中造成管道的腐蝕和凍結堵塞。隨著膜材料的進一步發展，氣體膜分離這種高效、經濟的技術的改進以及和別的技術相互結合，將會得到更大的發展。

　　滲透汽化滲透汽化（PVAP）是膜分離技術中唯一有相變的膜滲透過程，1917年就有人在論文裡描述了水通過火棉膠的滲透汽化現象，滲透汽化中膜上遊物料為液體混合物，下遊透過側為蒸汽，所以分離過程須提供一定的熱量。滲透汽化的原理是組分在膜兩側蒸汽壓差的推動下，首先選擇性溶解在膜料液側表面，再擴散透過膜，最後在膜透過側表面汽化，解吸。過程透過組分截留組分推動力膜類型機理PVAP膜內易溶解組分或易揮發組分不易溶解組分或較大較難揮發物分壓差濃度差均質膜複合膜非對稱膜溶解擴散要使膜兩側產生蒸汽壓差，一般採用幾種方法：其一，真空滲透汽化，即膜透過側用真空泵抽真空，以造成膜兩側組分的蒸汽壓差；其二，是熱滲透汽化或溫度梯度滲透汽化，也就是通過料液冷凝的方法形成蒸汽壓差；其三，是載氣吹掃滲透汽化，即載氣吹掃膜的透過側，以帶走透過組分，形成蒸汽壓差，而且載氣可以循環使用。應用上，主要是有機溶劑脫水，有機溶劑脫水是滲透汽化技術主要的工業應用和研究對象。其二，水中少量有機溶劑分離，目前基本上只能對疏水性溶劑如乙醇有選擇性分離，親水性溶劑還有待研究。其三，有機物/有機混合物分離。這部分剛進入應用開發階段，如果能開發出具有足夠選擇性的膜，PVAP將會很大程度上取代精餾。程度上取代精餾。

　　以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

責任編輯：tracy

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