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RTO之分离膜技术实现VOCs溶剂回收/废气减排

文章出处:本站 人气:63 发表时间:2020-06-29 17:22:43

众所周知,VOCs末端治理技术可分为两大类:销毁技术和回收技术,前者包含蓄热焚烧、催化燃烧、光氧等离子等;后者包括吸附、吸收、冷凝及膜分离技术,对于VOCs人来讲,这些耳朵都听出老茧了!学习一些新东西吧!今日分享下其中小众技术细分——VOCs膜分离技术,首先我们得要知道到底什是VOCs膜分离,那就先得了解VOCs膜分离原理。

膜法分离过程是典型的速率分离过程,即根据被分离物质在膜内的吸附扩散速率的不同而实现其相互分离。其中影响吸附扩散速率的因素包括被分离物质的分子尺寸、亲疏水性、相对挥发度、分子结构等以及膜材料结构和理化性质等。主要是两大类机理:多孔膜分离机理和致密膜分离机理。

1、多孔膜分离机理根据被分离物质分子自由程或分子大小与膜孔径的相互关系可以分为努森扩散、表面扩散、毛细冷凝和分子筛分等几种。多孔膜孔径小于气体分子的平均自由程时,气体分子在膜中通过与孔道壁的碰撞进行传质,这样的运动行为属于努森扩散。当气体分子被吸附在多孔介质表面时,在膜表面浓度梯度作用下导致分子移动,这种运动行为属于表面扩散。随着膜孔径与被分离物质尺寸差距的进一步缩小。即膜孔径尺寸介于大分子和小分子的动力学直径之间时,大分子被截留,而小分子得以通过,这种机理称为分子筛 分机理。基于筛分机理,通过控制合适的孔径分布和表面性质,可以实现较高的分离选择性。并且由于无需进行刻意的冷凝堵孔,操作过程简单易控,因此是未来VOCs分离膜的重点研究方向。但其难点是如何有效地控制膜孔径尺寸和减小VOCs因溶胀作用导致的筛分作用的减弱。

2、致密膜分离机理,与多孔膜不同,致密膜的分离机理大家比较认同的是溶解扩散机理,如下图所示。

即通过被分离物质分子与膜优先吸附扩散速度的不同而实现分离。传统的VOCs分离膜对氮气或空气的亲和性较低,导致其吸附选择性远低于VOCs分子。而VOCs膜法分离过程中,溶解过程往往是速率限制步骤,从而VOCs优先吸附透过,氮气被截留,实现分离。

总之,分离膜技术应用于VOCs的分离回收及废气减排,不仅需要通过膜材料的优化设计和改性来提高分离性能,提升分离稳定性,还需要对现有的分离膜匹配合适的操作条件和工艺流程,以便更大化实现膜本征性能的发挥。

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