【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(huán)境保護、純水制備、電子工業(yè)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?jié)B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(zhì)壓力差100010000kPa非對稱膜或復合膜目前工業(yè)應用的反滲透膜可分三類：高壓海水脫鹽反滲透膜、低壓苦咸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(fā)展，發(fā)展中的障礙主要是對進水要求高，實際也反映了現(xiàn)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。如海水淡化中污染指數(shù)一般要求<5.所以開發(fā)高效、廉價的預處理系統(tǒng)也是膜技術發(fā)展的必要因素之一。反滲透技術是目前發(fā)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，反滲透技術應用的范圍越來越廣。

氣體膜分離（GS）技術在近10年取得了空前的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛用于空氣中富氧、濃氮、天然氣分離等領域。GS的基本原理是根據(jù)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(zhì)膜復合膜非對稱膜溶解擴散GS技術發(fā)展勢頭迅猛，廣泛用于煉油、化工、環(huán)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(yè)尾氣中H2的分離回收。其二，是富氮，由于大多數(shù)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于食品保健、醫(yī)藥等。其三，為富氧，由于膜的選擇性不高，氧濃度一般在50%以下，主要用于高溫燃燒節(jié)能和家用保健。其四，用于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(fā)展，氣體膜分離這種高效、經(jīng)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(fā)展。

滲透汽化（PVAP）是膜分離技術中唯一有相變的膜滲透過程，1917年就有人在論文里描述了水通過火棉膠的滲透汽化現(xiàn)象，滲透汽化中膜上游物料為液體混合物，下游透過側為蒸汽，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，最后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(nèi)易溶解組分或易揮發(fā)組分不易溶解組分或較大較難揮發(fā)物分壓差濃度差均質(zhì)膜復合膜非對稱膜溶解擴散要使膜兩側產(chǎn)生蒸汽壓差，一般采用幾種方法：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(huán)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(yè)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(fā)階段，如果能開發(fā)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。