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气体渗透的基本要求是什么

  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里。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,应尽盆利用料气原有的压力。


  气体渗透


  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(1nm)的针孔,气体分子就穿孔流过,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。在玻璃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著,这是由于气体在水中的扩散系数高得多。气体在致密膜中的溶解,服从Honry定律,因之溶入浓度与其分压成正比。低于玻瑞化温度时,膜内出现微孔,这时气体的溶解和表面的吸附同时起作用,渗透情况就复杂得多。

  

  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。聚砜膜上有针孔,用有机硅氧烷作表面处理,形成涂层,可提高分离效能。四甲基矾对二氧化硫有较大的溶解度,加到膜内可成为对二氧化硫有选择透过的膜。

  

  用作制备气体渗透膜的聚合物很多,有醋酸纤维素、聚戴胺、聚酰亚胺、聚砚、.聚矾酸胺、甲基硅橡胶和聚碳酸醋等。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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