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膜分离基本原理及膜构造
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产品介绍:
      膜法多元混合气体分离是国际上八十年代后期随高分子材料技术发展而迅速发展起来的一项高新技术,因其具有投资省,重量轻,体积小,结构简单易于安装,低能耗和低维护等传统分离技术所不具备的突出优势,在能源、石化、环保等重要领域获得愈来愈广泛的应用。膜分离基本机理因膜材料选择不同而主要分成以下三种分离机理。

一、溶解/扩散机理                                                                                                                          

      气体分子在膜的高压侧溶解于膜中,并在膜的两侧分压差驱动下在膜中扩散,并从低压侧脱逸。溶解/扩散膜利用不同组份在膜材料中溶解/扩散的速度具有很大差异,从而将各组份分离。以硅橡胶膜为例,图2. 给出了不同组份在压为驱动下在膜中溶解/扩散而透过的速度差异。



二、
   努森流分离机理                    
      分离膜由多孔玻璃态高分子材料制成。利用混合组份不同气体的分子直径大小不同,在分压差驱动下通过膜中微孔是透过速度不同,小分子组份优先通过膜,而大分子组份难于通过从而将不同组份分开,下面给出不同组份在玻璃态高分子膜的透过速度比较。


三、
   分子筛分离机理          

      膜用纳米分子筛制成,分子筛的孔径介于不同组份的分子平均直径之间,使得小分子在压差驱动下顺利通过膜,而大分子则完全不能透过膜,从而将各组份分开。纳米分子筛的孔径大小决定所能分离的气体种类。
                  

四、气体分离膜的典型结构
      常用的复合膜构造如图所示,复合膜主要有三层结构,最下层由无纺布或织布制成,主要提供机械支撑以适应工作压力,中间层由多孔高分子构成,主要功能是提供气体流道并对极薄的选择层进行支撑,选择层可以是玻璃态或橡胶态的高分子材料或分子筛,真正的分离过程发生在极薄的选择层内。选择层厚度通常为0.1---10um。
 

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