探討大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應用進展

于士龍（中電投新疆能源化工集團霍城煤制氣分公司，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，人們逐漸展開了對大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的研究。因此，相關人員有必要對大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應用進展進行研究，以便更好的在工業(yè)生產(chǎn)中進行該技術(shù)的運用。

1 膜法空氣分離技術(shù)概述

所謂的膜法空氣分離技術(shù)，其實就是利用空氣中各組分透過膜的傳遞速率不同的原理進行氣體分離的技術(shù)。所以，在進行膜法空氣分離技術(shù)應用時，主要需要考慮的就是膜的選擇問題。因為，膜材料的化學性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)，都將對膜的空氣分離性能起到重要的影響。就目前來看，得到廣泛應用的膜材料共有三種，即高分子聚合物膜材料、無機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稱結(jié)構(gòu)的復合膜，膜的滲透量與滲透傳遞距離成反比。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用。而同樣具有非對稱結(jié)構(gòu)的膜材料還有無機膜材料，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便[1]。但是，由于該種材料加工成本較高，所以難以實現(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，主要用于進行氫氣的分離。

2 大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)的應用進展

膜法空氣分離技術(shù)具有高效、低能耗、設備緊湊和壓力損失小等多種優(yōu)點，所以在發(fā)酵、醫(yī)療行業(yè)等多個行業(yè)中得到了應用。而隨著空氣分離產(chǎn)品的市場需求量的增加，需要使用大規(guī)模膜法空氣分離技術(shù)進行空氣分離產(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)的應用面臨著一定的挑戰(zhàn)，還要采取一定的措施促進其發(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)應用在大規(guī)?？諝夥蛛x產(chǎn)品的生產(chǎn)上，還需要進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，并且在使用時需要進行特殊的保護處理[2]。所以，在進行大規(guī)模生產(chǎn)時，怎樣確保膜在應用的過程中性能穩(wěn)定，也是當下急需解決的問題。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)進行競爭。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)點的基礎上，只需要進行價格低和性能優(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)方面獲得競爭優(yōu)勢。

2.2 應用措施

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

首先，在分子科學技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，可以依靠實驗或感觀評估來進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?。但是，其在常溫下具有一定的脆性，因此還需要得到進一步的開發(fā)。

其次，在提升膜穩(wěn)定性方面，將聚合物進行交聯(lián)改性是較為有效的措施。因為，生成的交聯(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現(xiàn)。而利用該種方法生成的有機無機共混基質(zhì)膜，不僅能夠繼承聚合物的易操作性能，還能將無機分子篩的較好的分離性能提取出來。而隨著相關技術(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。因此，在進行大規(guī)?？諝夥蛛x產(chǎn)品生產(chǎn)方面，該種膜材料具有一定的市場發(fā)展?jié)摿?，可以促進大規(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用與研究進展[J].深冷技術(shù)，2011,14（01）：33-37.

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

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