探討大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

于士龍（中電投新疆能源化工集團(tuán)霍城煤制氣分公司，新疆 伊犁 835000）

就目前來看，在發(fā)酵和醫(yī)療等行業(yè)，空氣分離技術(shù)得到了充分的重視。而相較于傳統(tǒng)空氣分離技術(shù)，膜法空氣分離技術(shù)在近年內(nèi)得到了快速的發(fā)展。所以，在空氣分離產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)方面，人們逐漸展開了對(duì)大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的研究。因此，相關(guān)人員有必要對(duì)大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行研究，以便更好的在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行該技術(shù)的運(yùn)用。

1 膜法空氣分離技術(shù)概述

所謂的膜法空氣分離技術(shù)，其實(shí)就是利用空氣中各組分透過膜的傳遞速率不同的原理進(jìn)行氣體分離的技術(shù)。所以，在進(jìn)行膜法空氣分離技術(shù)應(yīng)用時(shí)，主要需要考慮的就是膜的選擇問題。因?yàn)椋げ牧系幕瘜W(xué)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)，都將對(duì)膜的空氣分離性能起到重要的影響。就目前來看，得到廣泛應(yīng)用的膜材料共有三種，即高分子聚合物膜材料、無機(jī)膜材料和金屬膜材料。其中，高分子聚合物膜材料是一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，膜的滲透量與滲透?jìng)鬟f距離成反比。在天然氣中的二氧化碳處理、氫回收和氣體脫濕方面，該材料得到廣泛的應(yīng)用。而同樣具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的膜材料還有無機(jī)膜材料，由于該材料由顆粒堆積而成，所以具有較好的穩(wěn)定性，并且操作起來比較簡(jiǎn)便[1]。但是，由于該種材料加工成本較高，所以難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。此外，金屬膜材料則是由稀有金屬材料制成，主要用于進(jìn)行氫氣的分離。

2 大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

膜法空氣分離技術(shù)具有高效、低能耗、設(shè)備緊湊和壓力損失小等多種優(yōu)點(diǎn)，所以在發(fā)酵、醫(yī)療行業(yè)等多個(gè)行業(yè)中得到了應(yīng)用。而隨著空氣分離產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量的增加，需要使用大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)進(jìn)行空氣分離產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，以便滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。但就目前來看，大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應(yīng)用面臨著一定的挑戰(zhàn)，還要采取一定的措施促進(jìn)其發(fā)展。

2.1 面臨的挑戰(zhàn)

就目前來看，想要將膜法空氣分離技術(shù)應(yīng)用在大規(guī)模空氣分離產(chǎn)品的生產(chǎn)上，還需要進(jìn)行三方面問題的解決。一方面，目前的多數(shù)膜材料的透氧系數(shù)和氧氮分離系數(shù)不能很好的匹配，所以不能達(dá)到空氣分離的最優(yōu)效果。所以，在相同的生產(chǎn)率條件下，膜法分離的分離性不高的問題就成為了大規(guī)模生產(chǎn)需要重點(diǎn)解決的問題之一。另一方面，目前性能優(yōu)異的一些膜材料普遍具有壽命短的問題，并且在使用時(shí)需要進(jìn)行特殊的保護(hù)處理[2]。所以，在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，怎樣確保膜在應(yīng)用的過程中性能穩(wěn)定，也是當(dāng)下急需解決的問題。再者，高性能的膜材料制作成本過高，難以與其它空氣分離技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。所以，降低膜材料生產(chǎn)成本，同樣也是大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)需要面臨的挑戰(zhàn)。

從根本上來講，這些影響大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)應(yīng)用的因素彼此間有著緊密的聯(lián)系。在膜法空氣分離技術(shù)本身就具有低能耗和操作便利的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，只需要進(jìn)行價(jià)格低和性能優(yōu)異穩(wěn)定的膜材料的獲取，就能使膜法空氣分離技術(shù)在空氣分離產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)方面獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.2 應(yīng)用措施

膜性能的好壞，主要取決于膜材料的質(zhì)量。所以，想要進(jìn)行大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應(yīng)用，就需要采取措施進(jìn)行高性能的膜材料的獲取。

首先，在分子科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，可以依靠實(shí)驗(yàn)或感觀評(píng)估來進(jìn)行新型膜材料的研制。就目前來看，利用均苯四甲酸酐等高分子聚合物制作的一些高分子固膜具有較高的氮氧分離系數(shù)，在空氣分離方面有著較大的發(fā)展?jié)摿Α５牵湓诔叵戮哂幸欢ǖ拇嘈裕虼诉€需要得到進(jìn)一步的開發(fā)。

其次，在提升膜穩(wěn)定性方面，將聚合物進(jìn)行交聯(lián)改性是較為有效的措施。因?yàn)椋傻慕宦?lián)聚合物可以在多種環(huán)境下保持穩(wěn)定的狀態(tài)，并且可以利用傳統(tǒng)聚合物直接制得。所以，利用交聯(lián)改性制得的交聯(lián)聚合物不僅將繼承原有的膜性能，還能進(jìn)行膜的熱穩(wěn)定性的提升。

再者，在膜的選擇分離性能的提升方面，可以通過在聚合物基體中加入碳分子篩等組分來實(shí)現(xiàn)。而利用該種方法生成的有機(jī)無機(jī)共混基質(zhì)膜，不僅能夠繼承聚合物的易操作性能，還能將無機(jī)分子篩的較好的分離性能提取出來。而隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用該種方法制作的膜材料的成本雖然高于傳統(tǒng)聚合物膜，但是卻有著逐漸降低的趨勢(shì)。因此，在進(jìn)行大規(guī)模空氣分離產(chǎn)品生產(chǎn)方面，該種膜材料具有一定的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Γ梢源龠M(jìn)大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的發(fā)展。

[1]賈金才.膜分離法空氣凈化的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].深冷技術(shù)，2011,14（01）：33-37.

[2]李玖重.化學(xué)鏈空氣分離技術(shù)載氧體的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究[D].東北大學(xué)，2013.

[3]白梅，劉有智，申紅艷.氣體分離技術(shù)的最新研究進(jìn)展[J].化工中間體，2011，14（01）：1-4.