气液膜接触分离过程及其膜材料研究.pdfVIP

÷ ·42· of 2013V01．23No．2 过滤与分离Journal FiltrationSeparation 气／液膜接触分离过程及 段谟华 (华电电力科学研究院，浙江杭州310030) 摘要：新型气液膜接触器是很多具有共同特点膜过程的总称，它使用高分子膜将两流体分 隔开，膜孔为两流体提供有效传质的场所，与传统分离器相比具有许多独特的优点，日益成为 分离科学研究的热点。简述膜接触器在不同气／液分离体系中的应用。针对膜吸收、膜蒸馏、膜 结构填料等三种典型的气，液界面膜接触分离过程，从结构、膜材料、传质、分离效率等方面详 细进行了分析和比较。着重介绍了近年来相关领域膜材料学的研究进展，如高分子膜材料、成 膜方法以及膜材料的改性方法(等离子体改性法、紫外辐照法和表面涂覆改性法等)等。 关键字：膜接触器；钌液分离；膜材料，改性 中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1005—826512013)02--0042-05 O前言 有适当孔结构的亲水性微孔膜加以改性使之疏水 膜接触器是一种新型的分离技术，已成功用 化以保证水不会渗入到微孔内，并使膜具有较高 于液一液萃取、气体吸收和脱除和膜蒸馏等方面， 的通量。膜材料改性方法较多，可分为化学改性和 由于其独特的结构和操作方式，相对于传统的分 物理改性，其都可以分为两类：一是表面改性，二 离过程具有一些如更大的传质比表面积，传质系 是基体改性。 数、可避免液泛、起泡、沟流、雾沫夹带等优点。它 1化学改性 的这些优良特性引起了学术界和工业界的关注。 1．1膜表面化学改性 Zhang和Cussler等人近年来对膜接触器做出了 膜表面化学改性是指通过表面化学反应改善 大量研究。 膜表面的亲水／疏水性和通量，提高分离效率，该 在膜接触器中，我们研究的是接触分离过程， 技术的特点是不改变膜材料的本体结构和性质。 因为我们期望的流动方式是沿纤维丝轴向流动， 其采用离子体低压放电、辐射接枝表面化学反应 气、液两相可以相对独立运行，因此提高中空纤维 处理等方法对膜进行改性。与本体改性相比，表面 膜内表面的疏水性有利于提高醇水分离效率。目 改性不但可以改善膜的表面性能。还可以保持膜 前用于膜接触器中膜的疏水微孔膜都是由高分子 的本体结构和性能不受影响．因而具有较大的研 材料直接制得，如聚四氟乙烯(唧)、聚偏氟乙 究价值和发展潜力。 烯(PVDF)和聚丙烯(PP)等。如何通过控制膜孔结 1．1．1等离子体改性 构来得到高分离通量的疏水微孔膜是人们一直在 等离子体是正负带电粒子密度相等的导电气 研究的课题，相比较而言，在其他膜过程中(微滤， 体，利用非聚合物气体对高分子材料表面进行等 超滤，反渗透)使用的由亲水性高分子材料制得的 离子处理，使表面形成活性自由基，利用活性自由 微孔膜的结构控制研究的较为成熟，如果将亲水 基引发功能性单体使之在表面聚合或接枝到表 膜表面疏水化改性并应用于膜接触器及相关膜过 面。一般高分子材料经02、CO、Ar、N2、H2等气体 程中，可以大限度的扩展疏水微孔膜材料的来源， 得到的低温等离子处理里后，与空气接触，会在表 也将促进疏水微孔膜相关过程的发展。因此把具 面引入一COOH、一