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气体渗透膜是什么,气体渗透膜是如何形成的

  气体渗透用无孔的致密膜.一般说来,所有的膜对气体都是可透的,只要在膜的两侧存在压力差,就会发生气体的渗透。气体透过膜的步骤是:①气体流向膜,与膜面接触。气体溶入膜表面,⑧气体在浓度差推动下,在膜内扩散,到达膜的另一表面,④气体从膜表面释出。由于气体渗透的机理是气体在膜内的溶解与扩散,膜的透气速率就取决于气体在膜内的溶解度和扩散系数,因而表述膜透气特性的渗透系数,是溶解度系数和扩散系数的乘积, 混合气休中各组分透过膜的推动力是分压差。即使膜两侧的总压相等,只共组分穷分压裁,仍然出现该组分从高分压侧向低分压侧渗透.若混合气体中各组分的渗透系数有攀别,则易渗组分富集于琪的低压侧,同时难渗组分浓集于留下的气体中,从而实现了组分分离。


  气体渗透膜


  气体渗透用膜,按材质分为无机的和有机的。方机膜是金属箔和玻璃膜,有机膜就是高分子聚合物制的膜。高压的氢气能够透过钢板。侧定了氢气对钯、铁、镍,铜、铝、铂等金属箔的渗透系数,发现把的渗透系数最大,把箔(厚0 .05~0.1m皿)和钯银合金箔用于渗透法制备高纯氢,一次渗透就能提纯99.99%以上。

  

  玻璃膜是用熔石英、石英玻璃制成的毛细管膜。它在高温下操作,用于透过并净化氢气或氦气。无机膜的气体渗透系数小,玻璃膜又比金属膜小。由于可在离温下操作,温度升高可使渗透系数增大,从而得到一些补偿。

  

  渗透用的高分子膜,膜体没有孔道。由于高分子链热振动的结果,随机地形成的间隙(<In皿)作为透过气体分子的通道。如果膜上有了直径大于1n二的针孔,气休分子就穿孔流过,降低了膜的选择性。因而无孔膜的渗透系数与膜的材质和处理有关,与气体分子的尺寸和性质有关,并与膜和气体分子的相互作用有关。

  

  各种因素对渗透系数的影响,就是对溶解度系数和扩散系数影响的综合。氢、氮的分子直径小,扩散系数大,因而渗透系数也大。在玻瑞化温度以上的聚合膜,分子链剧烈旋转,扩散系数大,低于玻璃化温度时,聚合物转变为准晶态,由于气体不溶于结晶,不能在晶体区域内扩散,因此结晶度高的膜扩散系数下降。溶胀的膜渗透系数提高,特别是水分溶入的影响显着,这是由于气体在水中的扩敌系数高得多。

  

  气体在致密摸中的溶解,服从Henry定律,因之溶入浓度与、其分压成正比。低于玻璃化温度时,膜内出现徽孔,这时气休的溶解和表面的吸附同时起作用,渗透情况就复杂得多。

  

  对气体渗透膜的基本要求是高的透气速率和高的选择性,并能在高的压力下操作。提高操作温度,扩散系数增加得较多,溶解度系数减低得较少,总的结果是提高了渗透系数,但实用时还须考虑膜的强度和升温耗费的热t。提高操作压力对提高渗透系数总是有利的,但须核算设备和运行费用,应尽是利用料气原有的压力。

  

  为了提高透气速率或选择性能,也可对膜进行改质。例如:对聚合物接枝、连桥,使较大分子的扩散系数降低甚多,从而提高了氢对其它气体的渗透系数比值。聚夙膜上有针孔,用有机硅权烷作表面处理,形成涂层,.可提离分离效能。四甲基砚对二氧化硫有较大的溶解度,加到膜内可成为对二装化硫有选择透过的琪。了

  

  用作制备气体渗透膜的聚合物很多,有醋酸纤维素、聚城胺、聚跳亚胺、聚砚、滚以酸胺、甲基硅橡胶和聚碳酸幽等。大都制成中空纤维膜,也有制成平面膜,用以制卷式膜组件。


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