探討大規模膜法空氣分離技術的應用進展

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，在發酵和醫療等行業，空氣分離技術得到了充分的重視。而相較于傳統空氣分離技術，膜法空氣分離技術在近年內得到了快速的發展。所以，在空氣分離產品的大規模生產方面，人們逐漸展開了對大規模膜法空氣分離技術的研究。因此，相關人員有必要對大規模膜法空氣分離技術的應用進展進行研究，以便更好的在工業生產中進行該技術的運用。

1 膜法空氣分離技術概述

所謂的膜法空氣分離技術，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。所以，在進行膜法空氣分離技術應用時，主要需要考慮的就是膜的選擇問題。因為，膜材料的化學性質以及結構，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構的復合膜，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構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，所以難以實現大規模生產。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 大規模膜法空氣分離技術的應用進展

膜法空氣分離技術具有高效、低能耗、設備緊湊和壓力損失小等多種優點，所以在發酵、醫療行業等多個行業中得到了應用。而隨著空氣分離產品的市場需求量的增加，需要使用大規模膜法空氣分離技術進行空氣分離產品的大規模生產，以便滿足工業生產需求。但就目前來看，大規模膜法空氣分離技術的應用面臨著一定的挑戰，還要采取一定的措施促進其發展。

2.1 面臨的挑戰

就目前來看，想要將膜法空氣分離技術應用在大規模空氣分離產品的生產上，還需要進行三方面問題的解決。一方面，目前的多數膜材料的透氧系數和氧氮分離系數不能很好的匹配，所以不能達到空氣分離的最優效果。所以，在相同的生產率條件下，膜法分離的分離性不高的問題就成為了大規模生產需要重點解決的問題之一。另一方面，目前性能優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，在進行大規模生產時，怎樣確保膜在應用的過程中性能穩定，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進行競爭。所以，降低膜材料生產成本，同樣也是大規模膜法空氣分離技術需要面臨的挑戰。

從根本上來講，這些影響大規模膜法空氣分離技術應用的因素彼此間有著緊密的聯系。在膜法空氣分離技術本身就具有低能耗和操作便利的優點的基礎上，只需要進行價格低和性能優異穩定的膜材料的獲取，就能使膜法空氣分離技術在空氣分離產品的大規模生產方面獲得競爭優勢。

2.2 應用措施

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

首先，在分子科學技術不斷發展的情況下，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，在空氣分離方面有著較大的發展潛力。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。

其次，在提升膜穩定性方面，將聚合物進行交聯改性是較為有效的措施。因為，生成的交聯聚合物可以在多種環境下保持穩定的狀態，并且可以利用傳統聚合物直接制得。所以，利用交聯改性制得的交聯聚合物不僅將繼承原有的膜性能，還能進行膜的熱穩定性的提升。

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。而利用該種方法生成的有機無機共混基質膜，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。而隨著相關技術的不斷發展，利用該種方法制作的膜材料的成本雖然高于傳統聚合物膜，但是卻有著逐漸降低的趨勢。因此，在進行大規模空氣分離產品生產方面，該種膜材料具有一定的市場發展潛力，可以促進大規模膜法空氣分離技術的發展。

[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，2011,14（01）：33-37.

[2]李玖重.化學鏈空氣分離技術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.氣體分離技術的最新研究進展[J].化工中間體，2011，14（01）：1-4.