探讨大规模膜法空气分离技术的应用进展

于士龙（中电投新疆能源化工集团霍城煤制气分公司，新疆 伊犁 835000）

就目前来看，在发酵和医疗等行业，空气分离技术得到了充分的重视。而相较于传统空气分离技术，膜法空气分离技术在近年内得到了快速的发展。所以，在空气分离产品的大规模生产方面，人们逐渐展开了对大规模膜法空气分离技术的研究。因此，相关人员有必要对大规模膜法空气分离技术的应用进展进行研究，以便更好的在工业生产中进行该技术的运用。

1 膜法空气分离技术概述

所谓的膜法空气分离技术，其实就是利用空气中各组分透过膜的传递速率不同的原理进行气体分离的技术。所以，在进行膜法空气分离技术应用时，主要需要考虑的就是膜的选择问题。因为，膜材料的化学性质以及结构，都将对膜的空气分离性能起到重要的影响。就目前来看，得到广泛应用的膜材料共有三种，即高分子聚合物膜材料、无机膜材料和金属膜材料。其中，高分子聚合物膜材料是一种具有非对称结构的复合膜，膜的渗透量与渗透传递距离成反比。在天然气中的二氧化碳处理、氢回收和气体脱湿方面，该材料得到广泛的应用。而同样具有非对称结构的膜材料还有无机膜材料，由于该材料由颗粒堆积而成，所以具有较好的稳定性，并且操作起来比较简便[1]。但是，由于该种材料加工成本较高，所以难以实现大规模生产。此外，金属膜材料则是由稀有金属材料制成，主要用于进行氢气的分离。

2 大规模膜法空气分离技术的应用进展

膜法空气分离技术具有高效、低能耗、设备紧凑和压力损失小等多种优点，所以在发酵、医疗行业等多个行业中得到了应用。而随着空气分离产品的市场需求量的增加，需要使用大规模膜法空气分离技术进行空气分离产品的大规模生产，以便满足工业生产需求。但就目前来看，大规模膜法空气分离技术的应用面临着一定的挑战，还要采取一定的措施促进其发展。

2.1 面临的挑战

就目前来看，想要将膜法空气分离技术应用在大规模空气分离产品的生产上，还需要进行三方面问题的解决。一方面，目前的多数膜材料的透氧系数和氧氮分离系数不能很好的匹配，所以不能达到空气分离的最优效果。所以，在相同的生产率条件下，膜法分离的分离性不高的问题就成为了大规模生产需要重点解决的问题之一。另一方面，目前性能优异的一些膜材料普遍具有寿命短的问题，并且在使用时需要进行特殊的保护处理[2]。所以，在进行大规模生产时，怎样确保膜在应用的过程中性能稳定，也是当下急需解决的问题。再者，高性能的膜材料制作成本过高，难以与其它空气分离技术进行竞争。所以，降低膜材料生产成本，同样也是大规模膜法空气分离技术需要面临的挑战。

从根本上来讲，这些影响大规模膜法空气分离技术应用的因素彼此间有着紧密的联系。在膜法空气分离技术本身就具有低能耗和操作便利的优点的基础上，只需要进行价格低和性能优异稳定的膜材料的获取，就能使膜法空气分离技术在空气分离产品的大规模生产方面获得竞争优势。

2.2 应用措施

膜性能的好坏，主要取决于膜材料的质量。所以，想要进行大规模膜法空气分离技术的应用，就需要采取措施进行高性能的膜材料的获取。

首先，在分子科学技术不断发展的情况下，可以依靠实验或感观评估来进行新型膜材料的研制。就目前来看，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较高的氮氧分离系数，在空气分离方面有着较大的发展潜力。但是，其在常温下具有一定的脆性，因此还需要得到进一步的开发。

其次，在提升膜稳定性方面，将聚合物进行交联改性是较为有效的措施。因为，生成的交联聚合物可以在多种环境下保持稳定的状态，并且可以利用传统聚合物直接制得。所以，利用交联改性制得的交联聚合物不仅将继承原有的膜性能，还能进行膜的热稳定性的提升。

再者，在膜的选择分离性能的提升方面，可以通过在聚合物基体中加入碳分子筛等组分来实现。而利用该种方法生成的有机无机共混基质膜，不仅能够继承聚合物的易操作性能，还能将无机分子筛的较好的分离性能提取出来。而随着相关技术的不断发展，利用该种方法制作的膜材料的成本虽然高于传统聚合物膜，但是却有着逐渐降低的趋势。因此，在进行大规模空气分离产品生产方面，该种膜材料具有一定的市场发展潜力，可以促进大规模膜法空气分离技术的发展。

[1]贾金才.膜分离法空气净化的应用与研究进展[J].深冷技术，2011,14（01）：33-37.

[2]李玖重.化学链空气分离技术载氧体的热力学和动力学研究[D].东北大学，2013.

[3]白梅，刘有智，申红艳.气体分离技术的最新研究进展[J].化工中间体，2011，14（01）：1-4.