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分离发酵废气治理
浏览次数:198发布时间:2019-04-09 15:40:46 文章来源:

膜分离技术常用的膜元件有平板膜、中空纤维膜和卷式膜。而气体膜分离又和其他的不同,这两种方法,已经应用于许多的领域,主要应用于有机废气的回收,回收率可以达到98%以上。


膜分离法最适合于处理VOCs浓度较高的废气,对大多数间歇过程,因温度、压力、流量和VOCs浓度会在一定范围内变化,膜系统的设备有较强的适应性,。近几年来,国外的实验室研究分离VOCs使用得最多的膜分离技术材料是聚二甲基硅氧烷PDMS。它从结构上看属半无机、半有机结构的高分子,具有许多独特性能,是目前发现的气体渗透性能好的高分子膜材料之一。研究人员大多是采用聚枫PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚间苯二甲酸乙二酯PEI等材料作为支撑层,使用PDMS涂层堵孔,作为选择性分离层,选择性分离VOCs/N2或空气体系,都取得了理想的实验结果。


1、膜分离技术工艺

实验装置包括原料气发生装置以及膜分离装置两个部分。空气由空气泵鼓入原料液罐形成VOCs饱和蒸气进入混合器中,由另一股空气稀释至所需浓度进入膜分离装置,经过膜的分离过程,大部分的VOCs在真空泵提供的压力差下透过膜形成浓的渗透气进入冷凝装置冷凝,含少量VOCs的空气成为尾气排出。进入膜分离装置的原料气以及尾气浓度由气相色谱分析得到,原料气、尾气及渗透气的压力由压力表示数读出。

2、分离膜材料

分离膜的材料包括有机高分子材料和无机材料。无机材料如金属、金属氧化物、陶瓷和分子筛等制成的膜为无机膜。虽然无机膜具有耐高温、结构稳定、孔径均一、化学稳定性好、抗微生物腐蚀能力强等优点,但由于制造成本相对较高,且制造大面积稳定的、具有良好性能的膜比较困难:因此,无机膜在气体分离过程中的应用除了氧化铝膜分离铀同位素已经工业化外,其他均还处于试验室水平,大部分还局限在膜的制备、分离性能表征和传质机理方面。


有机高分子材料是各种合成膜的主要膜材料。在气体分离膜领域,已经应用的高分子膜材料有聚酰亚胺(PI),乙酸纤维素(CA),聚二甲基硅氧烷(PDMS),聚砜(PS),聚碳酸酯(PC)这些材料或具有高渗透性、低选择性或具有低渗透性、高选择性,使得这些材料开发的气体分离膜在石油炼制等某些特殊领域应用受到限制。

有机硅是具有良好前景的高分子膜材料,已开发出许多实用化或优秀的分离膜。尤其是在气体分离方面,有机硅膜材料的研究和开发一直是个热点。有机硅的Si-O键能比C-C键高,Si-C键与C-C键的键能差不多(Si-O=106kcal/mol,Si-C=78kcal/mol,C-C=83kcal/mol,1kcal/mol=4.18J),且具有负离子性(电负性Si=1.8,C=2.5,O=3.5)。这些赋予了有机硅材料耐热、不易燃、耐电弧的性能。


所以膜分离技术的效率受直接影响的是膜材料的性能,只有膜材料的性能较好,效率才能够有一定的提高。