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膜分离法也称渗透法，在有机废气净化中，是借载体空气和有机蒸气不同的渗透能力，或膜对气体混合物中分子的不同选择性而将其分开。

就气体渗透的分离机理而言，通常可区分微孔膜、无孔膜。在微孔膜情况下， 按照气体分子运动理论，气体分子运动的平均自由路程远比膜的孔径大，物质传递 是通过Knudsen扩散实现的。因此分离效应取决于分子的质量，即小的分子容易 通过，而大的分子被截留。在无孔膜的情况下，主要是膜对一定分子的选择渗透， 因此不只是扩散步骤，而且还有气体在膜表面的吸收，气体通过膜的扩散和气体在 膜表面上的解吸三个步骤。用于气体渗透的半透膜一般要求膜的截留侧维持较高的 压力，从而导致很高的压力损失。因此，通常将膜尽可能做得薄，以及为保持其一 定的机械稳定性，用多孔承载层作为支承底层。

对于有机废气的净化，用微孔膜是不合适的，因为这种膜截留的是少量低浓度 的挥发性有机物，其分子比空气分子大；通过膜的是大量空气，即要在高压、高的 压力损失条件下通过膜。这种膜主要用于分离并得到低分子量的纯气体，如氮或氢。目前有机废气的净化主要采用对碳氢化合物有选择性渗透的膜，即所用的膜要 能阻止小分子，而让一定大的分子通过。通常这种膜是由具有弹性的高聚合物分子 组成，如硅橡胶。通过膜将有机蒸气与载体空气分开时起到关键作用的是物质的扩 散传递速率，它是与膜的厚度成反比，而与分压差成正比；为提高渗透的驱动力， 常在膜的截留侧（废气边）加压，而在渗透侧（有机蒸气浓缩边）借冷却、冷凝或 吸附减压。在实际应用中，通常膜是由多层材料构成的一种复合材料膜，即：①很 容易通过的织物作支承层，例如聚酯；②微孔承载膜作为底膜，或称中间层，例如 聚酰胺聚醍共聚物，膜厚约40Mm,孔宽*大为0.05rm,有机废气的所有组成部 分均可容易地通过；③只能让有机蒸气通过的无孔聚合物膜，例如硅橡胶（聚二甲 基硅氧烷）；膜厚一般为0.2〜2^m°图2.10表示了由这三层所构成的复合膜。

有机蒸气渗透膜装置的关键部分是膜元件，常用的有中空纤维膜、平板膜和卷 式膜组件三种。图2. 11为中空纤维型（a）和板式型（b）两种膜分离装置的大致 构造。

中空纤维型［图2.11(a)］的结构类似常见的管束换热器，管束两端与合成树 脂浇铸的管板相连接，分离层膜可涂在管束的内表面，也可涂在管束的外表面。 图2.11(a)表示了废气从管内通过，这样蒸气由管内向外渗透；反之，若分离层膜 涂在管束的外表面，则流动方向与上述相反。板式型［图2.11(b)］的结构与板式 换热器或板式过滤器相似，分离层膜涂在板的两侧，这样蒸气由外向板内渗透，并 通过压差使膜紧贴于板面。板片可由多孔材料做成，板面上开有流道。图2.11(b) 表示废气从板间、并经折流板流过各层膜元件；渗透蒸气则经多孔板流入中央集气 管排出。

一般膜分离过程的应用范围是：有机废气的浓度从每标准立方米10g到几百 克，废气处理量为100〜2000Nm3/h［8］。

迄今为止，在空气净化领域内，膜分离法如同上述的冷凝过程一样，主要用于 回收有价值的有机化合物，而不是以空气净化、达到排放标准为目的单独用来处理

有机废气。

这里举几个膜分离法处理有机废气的例子。

（1） 从气相法聚乙烯装置的尾气中回收炷类⑴ 原装置采用先低压冷却、冷 凝，然后再用高压冷凝方法来回收排放气中的1-丁烯和异戊烷。低压冷凝温度为 -10°C,高压冷凝温度为一 10〜一2°C,压力为1000kPao尾气经冷凝回收处理后， 排放到火炬燃烧处理的量仍有1750kg/ho2006年添置了膜分离装置，该装置放在 原高压冷凝器后、缓冲罐前，并采用以聚酰胺聚醍共聚物作底膜、硅橡胶涂层的复 合膜。渗透气返回至低压冷却器前再循环，从而使1 -丁烯、异戊烷经过膜渗透后 的浓度提高了 2〜3倍，1 -丁烯、异戊烷和乙烯的总脱除率达83%。在24t/h的负 荷条件下，炷类回收量增加85.92kg/ho若对整个系统作进一步优化，预计可多回 收炷类120kg/ho

（2） 处理汽油配送站在灌装汽油时排放的含VOC废气® 某汽油配送站为处 理灌装汽油时产生的VOC废气，采用了两级膜分离装置来回收、净化废气。排风 气中VOC总浓度约为450g/Nm3,经膜分离截留后空气中VOC平均浓度仍有5g/ Nm3,回收率约为99%。为使废气排放符合法规，还采用催化燃烧装置来作*后 净化处理。

（3） 聚氯乙烯生产中回收氯乙烯单体 Goodyear Tireand Rubber公司为回收 一些未反应的氯乙烯单体，通常将排放气先冷却，使容易挥发的单体冷凝分离。从 冷凝器出来的气流中还含有50%的氯乙烯，以前都采用焚烧处理。这样，焚烧损 失的氯乙烯约占生产所需氯乙烯总量的1%,即每年损失有价值的氯乙烯约250to 自从 MTR （Membrane Technology and Research, USA）为该厂安装了膜分离装 置后，氯乙烯单体的回收率达90%〜99%,可回收氯乙烯单体约50〜100kg/h。当 然，*后废气在排入大气之前，还要经过焚烧处理和HC1气体的洗涤。

典型膜分离过程的流程可用图2. 12表示。

 

原料有机废气经压缩后先进入冷凝器，并回收冷凝下来的VOC,未冷凝的废 气进入膜分离装置。通过膜分离，渗透出的有机物返回到原料气中再一起压缩；未 渗透的气体作为净化气排出。在工业应用中，为维持膜两侧具有较大的分压差，通 常在截留侧（废气进入侧）加压，而在渗透侧（有机蒸气凝缩侧）保持负压。 

膜分离技术已成功地用于voc的回收，例如：回收脂肪和芳香族碳氢化合 物，含氯溶剂、酮、醛、月青、酚、醇、胺等大部分有机化合物。特别是石油化工生 产中的尾气、排放气含有机化合物的浓度较高，以前大多送至火炬烧掉，十分可 惜，现在可用膜技术回收。但应指出的是，在一定的任务范围内应用膜分离法可有 效、经济地回收VOC,可作为废气净化的预处理工序；若要达到符合环保法规所 要求的标准，必须用其他净化方法作进一步处理，例如：吸附、生化和热力燃烧等 方法。