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閱讀：65發(fā)布時(shí)間：2022-3-21
該廢氣處理技術(shù)是一種新型高效分離技術(shù)，裝置的中心部分為膜元件，常用的膜元件為平板膜、中空纖維膜和卷式膜，又可分為氣體分離膜和液體分離膜等。氣體膜分離技術(shù)利用有機(jī)蒸氣與空氣透過膜的能力不同，使二者分開。該法已成功地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，用其它方法難以回收的有機(jī)物，用該法可有效地解決。用該法回收有機(jī)廢氣中的丙酮、四氫呋喃、甲醇、乙睛、甲苯等(濃度為50%以下)，回收率可達(dá)97%以上。
膜分離法于處理VOCs濃度較高的廢氣，對大多數(shù)間歇過程，因溫度、壓力、流量和VOCs濃度會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，膜系統(tǒng)的設(shè)備有較強(qiáng)的適應(yīng)性，。近幾年來，國外的實(shí)驗(yàn)室研究分離VOCs使用得最多的膜分離材料是聚二甲基硅氧烷PDMS。它從結(jié)構(gòu)上看屬半無機(jī)、半有機(jī)結(jié)構(gòu)的高分子，具有許多*性能，是目前發(fā)現(xiàn)的氣體滲透性能好的高分子膜材料之一。研究人員大多是采用聚楓PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚間苯二甲酸乙二酯PEI等材料作為支撐層，使用PDMS涂層堵孔，作為選擇性分離層，選擇性分離VOCs/N2或空氣體系，都取得了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)裝置包括原料氣發(fā)生裝置以及膜分離裝置兩個(gè)部分?？諝庥煽諝獗霉娜朐弦汗扌纬?/span>VOCs飽和蒸氣進(jìn)入混合器中，由另一股空氣稀釋至所需濃度進(jìn)入膜分離裝置，經(jīng)過膜的分離過程，大部分的VOCs在真空泵提供的壓力差下透過膜形成濃的滲透氣進(jìn)入冷凝裝置冷凝，含少量VOCs的空氣成為尾氣排出。進(jìn)入膜分離裝置的原料氣以及尾氣濃度由氣相色譜分析得到，原料氣、尾氣及滲透氣的壓力由壓力表示數(shù)讀出。
膜過濾分離裝置示意圖
分離膜的材料包括有機(jī)高分子材料和無機(jī)材料。無機(jī)材料如金屬、金屬氧化物、陶瓷和分子篩等制成的膜為無機(jī)膜。雖然無機(jī)膜具有耐高溫、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、孔徑均一、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗微生物腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于制造成本相對較高，且制造大面積穩(wěn)定的、具有良好性能的膜比較困難：因此，無機(jī)膜在氣體分離過程中的應(yīng)用除了氧化鋁膜分離鈾同位素已經(jīng)工業(yè)化外，其他均還處于試驗(yàn)室水平，大部分還局限在膜的制備、分離性能表征和傳質(zhì)機(jī)理方面。
有機(jī)高分子材料是各種合成膜的主要膜材料。在氣體分離膜領(lǐng)域，已經(jīng)應(yīng)用的高分子膜材料有聚酰亞胺（PI），乙酸纖維素（CA），聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚砜（PS），聚碳酸酯（PC）這些材料或具有高滲透性、低選擇性或具有低滲透性、高選擇性，使得這些材料開發(fā)的氣體分離膜在石油煉制等某些特殊領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。
有機(jī)硅是具有良好前景的高分子膜材料，已開發(fā)出許多實(shí)用化或優(yōu)秀的分離膜。尤其是在氣體分離方面，有機(jī)硅膜材料的研究和開發(fā)一直是個(gè)熱點(diǎn)。有機(jī)硅的Si-O鍵能比C-C鍵高，Si-C鍵與C-C鍵的鍵能差不多（Si-O=106kcal/mol，Si-C=78kcal/mol，C-C=83kcal/mol，1kcal/mol=4.18J），且具有負(fù)離子性（電負(fù)性Si=1.8，C=2.5，O=3.5）。這些賦予了有機(jī)硅材料耐熱、不易燃、耐電弧的性能。
有機(jī)硅聚合物疏水、耐熱、具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，對醇、酯、酚、酮、鹵代物、芳香烴、吡啶等有機(jī)物有良好的吸附選擇性，是至今研究最多的高分子膜材料之一，包括聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚三甲基硅丙炔（PTMSP），聚乙烯基三甲基硅烷（PVTMS），聚乙烯基二甲基硅烷（（PVDMS）等。有機(jī)硅聚合物膜屬于橡膠態(tài)或玻璃態(tài)合成高分子膜，其材料是鏈狀結(jié)構(gòu)的雜鏈化合物，主鏈為O-Si-O，側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)，非極性。由于其聚合結(jié)構(gòu)中的Si-鍵的高鍵能和負(fù)離子性特點(diǎn)使其兼具有有機(jī)高分子和無機(jī)高分子材料的雙重特性。硅橡膠材料耐熱，不易燃，耐電弧，聚硅氧烷鏈狀分子的料液結(jié)構(gòu)呈螺旋狀，加上硅原子體積較大，使鏈中自由空間體積較大，聚合分子間的作用力很小，內(nèi)聚能密度小，結(jié)構(gòu)疏松，有利于其它物質(zhì)分子在其中溶解和擴(kuò)散。
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