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1、v 膜分离技术是利用具有特殊选择分离性的高分子聚合纤维材料作为分离元件，在一定驱动力作用下，使双元或多元组份因透过膜的速率不同而达到分离或特定组份富集的目的。当混合气体在一定的驱动力（膜两侧的压力差或压力比）作用下，渗透速率相当快的气体如水汽、氧气、氢气、氦气、硫化氢二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等被滞留在膜的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。v气体膜分离器的概念v 一般来说，所有的高分子膜对一切气体都是可以渗透的，只不过气体渗透速度各不相同，分离器正是借助他们之间渗透速率上的差异，来实现对某种气体的浓缩和富集。v 通常人们把渗
2、透较快的气体叫“快气”，因为它们优先透过并得到富集的渗透汽，而把渗透较慢的气体叫“慢气”，因为他较多的滞留在原料气侧成为渗余气。“快气”和“慢气”不是绝对的，而是针对不同的气体组成而言的，如果低氧气和氢气来说，氢气是“快气”，氧气是“慢气”；而对氧气和氮气体系来说，氧气变为“快气”，因为氧气比氮气透过得快。因此，这主要是由其体系中的相对渗透速度来决定的。v气体透过膜是一种比较复杂的过程。一般来说，使用的材质不同，其分离的机理也不相同，如当气体透过多孔膜是，有可能出现分子流、黏性流、毛细管凝聚v和分子筛筛分等现象。v不过当气体透过非多孔膜时，v比较一致的说法为溶解扩散v机理，即气体分子首先呗吸v
3、附并溶解于膜的高压侧表面v然后借助浓度梯度在膜中扩v散，最好从膜的低压侧解析v出来。气体的溶解-扩散是在膜上没有连续通道的的情况下，靠聚合物母体上链段的热扰动产生瞬变渗透通道进行的，从膜的上表面扩散到下表面。v 因此，人们可以通过改变就何物的化学相知来调节自由产生的公道大小和分布，以延缓一种组分的运动，而让另一种组分更多地通过，从而实现分离的目的，这就是所说的流动选择性机理。但是，研究发现流动选择性机理不是决定膜选择性的唯一因素，决定膜选择性的另一个因素是溶v解选择性，也就是说气体分子在膜内的溶解和扩散不仅受瞬变的流动通道的制约，而且受到它们在无孔聚合物或在超微孔网状物中的相关吸附性的影响。通
4、常宝两种气体的相关溶解度的大小用相应沸点来表示，例如，氦气和氮气的沸点分别为4K和77K，这表明不容易浓缩，而且和氢气相比较，它在高聚物和超微孔介质中的吸附也比较低。膜材料和气体之间相互作用是很微妙的，而且在许多情况下可以忽略不计，此外，当纯气体在玻璃态聚合物中溶解时，将会出现两种吸附现象。膜分离器膜分离器 原料气进入膜分离器后，中空纤维膜对氢气有较高的选择性。中空纤维膜内原料气进入膜分离器后，中空纤维膜对氢气有较高的选择性。中空纤维膜内侧形成富氢区气流，而外侧形成了惰性气流。前者称为渗透气，后者称尾气。渗侧形成富氢区气流，而外侧形成了惰性气流。前者称为渗透气，后者称尾气。渗透气经压缩机重返合
5、成系统，尾气供燃烧。透气经压缩机重返合成系统，尾气供燃烧。核心部件核心部件v 膜分离系统的核心部件是一构型类似于膜分离系统的核心部件是一构型类似于管壳式换热器的膜分离器，膜分离器内的中管壳式换热器的膜分离器，膜分离器内的中空纤维管是一种高分子聚合物空纤维管是一种高分子聚合物,中空纤维管对中空纤维管对氢气有较高的选择性，靠中空纤维膜内、外氢气有较高的选择性，靠中空纤维膜内、外两侧分压差为推动力，通过渗透、溶解、扩两侧分压差为推动力，通过渗透、溶解、扩散、解吸等步骤而实现分离。数万根细小的散、解吸等步骤而实现分离。数万根细小的中空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。中空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向流混合气体进入分离器后沿纤维的一侧轴向流动，动，“快气快气”不断透过膜壁而在纤维的另一不断透过膜壁而在纤维的另一侧富集，通过渗透气出口排出，而滞留气则侧富集，通过渗透气出口排出，而滞留气则从与气体入口相对的另一端非渗透气出口排从与气体入口相对的另一端非渗透气出口排出。出。