氣體分離膜技術(shù)的發(fā)展歷程

1831年，J.V.Mitchell系統(tǒng)地研究了天然橡膠的透氣性，用高聚物膜進(jìn)行了氫氣和二氧化碳混合氣的滲透實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了不同種類(lèi)氣體分子透過(guò)膜的速率不同的現(xiàn)象，首先提出了用膜實(shí)現(xiàn)氣體分離的可能性。1866年，T.Craham研究了橡膠膜對(duì)氣體的滲透性能，并提出了現(xiàn)在廣為人知的溶解—擴(kuò)散機(jī)理。雖然在100多年前就發(fā)現(xiàn)了利用膜實(shí)現(xiàn)氣體分離的可能性，但由于當(dāng)時(shí)的膜滲透速率很低，膜分離難以與傳統(tǒng)的分離技術(shù)如深冷分離法、吸附分離法等競(jìng)爭(zhēng)，未能引起產(chǎn)業(yè)界的足夠重視。

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膜分離方式

膜分離都采用錯(cuò)流過(guò)濾方式。膜分離是一門(mén)新興的跨學(xué)科的高新技術(shù)。膜的材料涉及無(wú)機(jī)化學(xué)和高分子化學(xué)；膜的制備、分離過(guò)程的特征、傳遞性質(zhì)和傳遞機(jī)理屬于物理化學(xué)和數(shù)學(xué)研究范疇；膜分離過(guò)程中涉及的流體力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)、化工動(dòng)力學(xué)以及工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)，主要屬于化學(xué)工程研究范疇；從膜分離主要應(yīng)用的領(lǐng)域來(lái)看，還涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)以及與食品、石油化工、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)相關(guān)的學(xué)科。

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多孔膜又分為非對(duì)稱(chēng)膜和復(fù)合膜

①非對(duì)稱(chēng)膜的膜體可分為表皮層和支撐層：表皮層質(zhì)地致密，厚度很?。?.1～0.2μm），但它決定了膜的選擇性和滲透性能；支撐層具有多孔結(jié)構(gòu)，它提供必要的機(jī)械強(qiáng)度。膜的結(jié)構(gòu)可通過(guò)調(diào)節(jié)鑄膜液組成和凝膠形成條件予以控制。

②復(fù)合膜是以多孔膜作支撐層，覆以極薄的表皮層。用于工業(yè)分離的合成膜，可制成片狀、管狀和中空纖維狀等，因此膜分離設(shè)備也隨之具有多種結(jié)構(gòu)形式。膜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，通常借助于電子顯微鏡技術(shù)、電子透射或掃描來(lái)觀察。

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反滲透的應(yīng)用

反滲透技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用主要是苦咸水和海水淡化，此外被大量地用于純水制備及生活用水處理，以及難于用其他方法分離地混合物。反滲透地工業(yè)應(yīng)用包括：（1）海水和苦咸水脫鹽制飲用水；（2）制備半導(dǎo)體工業(yè)、化學(xué)工業(yè)中所需的超純水；（3）用于濃縮過(guò)程，包括：食品工業(yè)中果汁、糖、咖啡的濃縮；電鍍和印染工業(yè)中廢水的濃縮；奶品工業(yè)中生產(chǎn)干酪前牛奶的濃縮。