利用綠色節(jié)能的膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)源VOCs的分離回收,具有重要的科學(xué)意義和研究價值.以VOCs分離技術(shù)的進(jìn)展為核心,綜述了國內(nèi)現(xiàn)有的VOCs分離膜材料開發(fā)研究現(xiàn)狀,介紹了目前蒸汽滲透過程研究進(jìn)展,列舉了VOCs分離膜的膜材料、分離膜機(jī)理研究、滲透側(cè)濃度檢測以及典型的工業(yè)應(yīng)用案例,為分離膜技術(shù)在VOCs分離回收領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考. 

【文章來源】：膜科學(xué)與技術(shù). 2020,40(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

多孔膜分離機(jī)理示意圖

與多孔膜不同,致密膜的分離機(jī)理大家比較認(rèn)同的是溶解擴(kuò)散機(jī)理,如圖2所示,即通過被分離物質(zhì)分子與膜優(yōu)先吸附擴(kuò)散速度的不同而實(shí)現(xiàn)分離[33].傳統(tǒng)的VOCs分離膜對氮?dú)饣蚩諝獾挠H和性較低,導(dǎo)致其吸附選擇性遠(yuǎn)低于VOCs分子.而VOCs膜法分離過程中,溶解過程往往是速率限制步驟,從而VOCs優(yōu)先吸附透過,氮?dú)獗唤亓?實(shí)現(xiàn)分離[19].本課題組研究[34]發(fā)現(xiàn),除了膜本征性能對分離性能的影響外,溫度、濃度、真空度等操作參數(shù)也會對膜分離性能產(chǎn)生影響.操作溫度升高,分離膜性能下降,這也進(jìn)一步說明溶解過程是速率限制步驟.而濃度升高,會導(dǎo)致VOCs(正己烷)與氮?dú)獾母偁幖觿?VOCs優(yōu)先吸附占據(jù)膜內(nèi)更多擴(kuò)散通道,阻礙氮?dú)鈧鬟f,從而引起分離因子的降低.另外,溶解擴(kuò)散機(jī)理的跨膜驅(qū)動力是分壓差,驅(qū)動方式主要有真空驅(qū)動、吹掃氣驅(qū)動[33].出于經(jīng)濟(jì)性考慮,真空驅(qū)動是目前工業(yè)應(yīng)用通常采用的方式,工業(yè)上一般采用真空度為2 000 Pa以上的真空.但由于此時跨膜驅(qū)動力的下降,使得膜性能急劇下降.目前還沒有理論來深入解釋這一現(xiàn)象.本課題組[34-35]對其進(jìn)行了初步探究,研究表明,VOCs飽和蒸汽壓遠(yuǎn)比氮?dú)獾娘柡驼羝麎旱?因此VOCs對下游側(cè)真空的降低更敏感,從而其下降幅度遠(yuǎn)大于氮?dú)獾南陆捣?從而造成真空度對膜性能的影響較大.2 VOCs分離膜材料

分子篩是一種具有均一孔道結(jié)構(gòu)、比表面積較大的多孔結(jié)晶硅鋁酸鹽材料[43].分子篩骨架的最基本結(jié)構(gòu)是 SiO 4 4- 和AlO 4 5- 四面體,通過共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶[43].分子篩可根據(jù)分子大小展現(xiàn)不同的選擇性,這是因?yàn)楣杓颁X原子通過氧構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),這個環(huán)的大小決定分子篩的篩分孔徑,如圖5所示.因此,通過調(diào)控分子篩中籠狀空間的大小,可以有效地用于氣體中VOCs的分離.周永賢等[44]在α - Al2O3陶瓷管表面制備出了密實(shí)、連續(xù)、均勻且無孔、無裂紋存在的13X分子篩膜層,所制備的13X分子篩膜層能將氮?dú)庵形⒘康亩酌选⒓状�、丙�?種VOCs雜質(zhì)脫除至100 mg/L以下.圖5 分子篩膜組成和機(jī)構(gòu)示意圖[42]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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