氣體分離膜是一種選擇性膜,其對(duì)不同種類的氣體,以及分子結(jié)構(gòu)不同的透過(guò)率和選擇性。因此氣體分離膜,可以從氣體混合物中,選擇性分離得到某種需要特殊保護(hù)氣體。如合成氨尾氣中收集大量氫氣、從空氣中富集氧氣、一氧化碳等氣體、進(jìn)行二氧化碳捕集、從石油裂解混合氣中分離氫氣、回收VOCs等等。那么,回歸膜材料本身,氣體分離膜將如何發(fā)展?
以CO2分離膜為例,可分為有機(jī)高分子膜、無(wú)機(jī)膜和混合基質(zhì)膜。有機(jī)聚合物膜的制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,能耗低,易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),適合大規(guī)模制造。有機(jī)高分子膜材料,按形態(tài)可分為玻璃態(tài)以及橡膠態(tài)兩類。玻璃態(tài)聚合物,具有很好的選擇性,但缺點(diǎn)是滲透性較差。橡膠類聚合物具有良好的滲透性,但高壓下容易膨脹變形。常用的高分子膜材料包括聚酰亞胺、聚明礬、醋酸纖維素以及聚醚酰亞胺等等。
無(wú)機(jī)膜根據(jù)膜結(jié)構(gòu)可分為多孔無(wú)機(jī)膜還有無(wú)孔無(wú)機(jī)膜。多孔無(wú)機(jī)膜比聚合物膜,具有選擇性,CO2引起的塑化效應(yīng)。因此多孔無(wú)機(jī)膜,更有利于CO2從混合氣體中的分離。在無(wú)機(jī)膜材料中,用于分離CO2的膜,主要有沸石膜、氧化石墨烯膜、二氧化硅膜等等。無(wú)機(jī)膜孔徑分布窄,耐高溫高壓,在CO2分離中,具有良好的應(yīng)用前景。然而,無(wú)機(jī)膜在氣體分離中的應(yīng)用,卻因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)過(guò)程中難以制備,而受到很大限制。
總體來(lái)說(shuō),無(wú)機(jī)膜具有不同氣體透過(guò)性好、穩(wěn)定性佳的特點(diǎn)。但成膜性差、制備技術(shù)成本也高。高分子膜雖然制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低,但分離控制效果卻不理想,并且高分子膜受制于透過(guò)性與選擇性此升彼降的矛盾關(guān)系,無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)達(dá)到兩者的理想水平。
膜材料的混合基質(zhì)膜制備,具有無(wú)機(jī)膜和聚合物膜的優(yōu)點(diǎn),是制備混合聚合物膜常用的常見優(yōu)點(diǎn):聚醚砜、聚砜和嵌段共聚物,根據(jù)混合基質(zhì)膜相,填料可分為固體填料、液體填料和固體液2三元混合基質(zhì)膜。
有針對(duì)性地完善能源化工企業(yè)在工業(yè)尾氣、CO2、H2等氣體相關(guān)領(lǐng)域的解決方案。共享先進(jìn)回收技術(shù)、氣體分離膜技術(shù)、尾氣處理技術(shù)等新工藝和設(shè)備,促進(jìn)低碳綠色發(fā)展。