膜接触器分离气体研究进展

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1、化工进展2006年第25卷第8期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·901·膜接触器分离气体研究进展程桂林，程丽华，张林，陈欢林（浙江大学材料与化工学院，浙江杭州310027）摘要：阐述了膜接触器分离气体的基本原理和组件设计，讨论了膜材料、吸收剂和流动方式的选择，列举了一些商业膜接触器。最后对膜接触器分离低浓度CO2气体的研究进行了展望。关键词：接触器；气体分离；设计；CO2去除中图分类号：TQ028.8文献标识码：A文章编号：1000–6613（2006）08–0901–06Researchprogressofmembraneconta

2、ctorforgasseparationCHENGGuilin，CHENGLihua，ZHANGLin，CHENHuanlin(CollegeofMaterialScience&ChemicalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，Zhejiang，China)Abstract：Thebasicprinciples,masstransfermodelsanddesignconsiderationsofmembranecontactorforgasseparationarereviewed.Indesignconsiderati

3、ons,membranematerials,absorbentsandflowingpatternsaremainlydiscussed,andsomecommerciallyavailablemembranecontactorsarelisted.Finally,theprospectofthisresearchisdiscussed.Keywords：membranecontactor；gasseparation；design；CO2removal传统的气体分离主要通过填充塔、喷雾塔、鼓中空纤维膜内传质特性和数学模型，中空纤维膜接泡塔等设备进行气液直接接触方法来实现，这些分触

4、器壳程传质特性与数学模型以及微孔膜孔隙率对离方法往往由于直接接触的气液两相相互影响，容流动相传质性能的影响。本文作者主要从膜接触器易导致乳化、起泡、载液不足、液泛等现象。膜接分离气体的角度阐述了其基本原理、组件设计，讨触器是20世纪80年代出现的一项新型膜分离技术，论了膜材料、吸收剂和流动方式的选择，列举了一由于其独特的结构和操作方式，相对于传统的气体些商业膜接触器，最后对膜接触器分离低浓度CO2[1－3]分离过程具有以下一些优点：传质系数和分离气体的研究进行了展望。效率高，设备结构紧凑；气液两相的流动速率可以1基本原理独立控制，避免液泛、起泡、沟流、雾沫夹带等；可以线性放大；不

5、受接触设备的流体力学条件制约，膜接触器与其他膜技术相比（如反渗透、超滤、可在热力学最佳条件下进行操作；溶剂的滞留量低，渗透汽化等），膜本身一般不具有选择性，其主要作损耗少；可以与其他系统（特别是解吸系统）结合用有两点：①把表面张力效应与压差结合起来，在使用，进行改进与延伸。膜孔侧固定气液相界面；②在紧凑的设备中提供更膜接触器的诸多优良特性引起了学术界和工业大的相接触面积，提高质量传递效率。[4－10]界的注意。一些研究者综述了膜接触器的一些膜接触器的气体分离推动力是相间浓度差，其[2][13]进展。例如，Gabelman等介绍了中空纤维膜的操传质过程可以分为以下3个步骤：①溶质从

6、气相[11]作原理、数学模型和其应用；黄冬兰等简要阐述主体传递到膜表面；②溶质通过膜孔扩散，传递到了膜接触器的优缺点、应用特点、相关过程和应用等，主要讨论膜接触器在化工、食品、医药等领域收稿日期2006–02–10；修改稿日期2006–05–12。[12]基金项目国家自然科学基金资助项目（No.20576114）。中应用；张秀莉等评述了微孔膜基分离过程的传第一作者简介程桂林（1982—），女，硕士研究生。联系人陈欢质性能、影响因素和数学模型研究的现状，介绍了林，教授，博导。电话0571–87952121；E–mailchenhl@che.zju.edu.cn。·902·化工进展2

7、006年第25卷气液界面；③溶质从气液界面传递到液相主体（或表1膜材料对膜的润湿性及传质系数的影响进行化学反应）。基本原理如图1所示。聚合物润湿性传质系数PP几小时后润湿没有测量吸收剂PES上覆盖一层PDMS(复合膜)6天后润湿非常低PP上覆盖一层PDMS(复合膜)7天后润湿非常低GORE-TEXePTFE无润湿很高，与所估计分离组分的一致注：PES为聚醚砜；PDMS为聚二甲基硅氧烷（硅橡胶）。分离组分废气近模拟计算值，其他3种膜性能都比较差。而商业上常用的两种疏水膜是聚丙烯(P