該廢氣處理技術是一種(zhǒng)新型高效分離技術,裝置的中心部分爲膜元件,常用的膜元件爲平闆膜、中空纖維膜和卷式膜,又可分爲氣體分離膜和液體分離膜等。氣體膜分離技術利用有機蒸氣與空氣透過(guò)膜的能(néng)力不同,使二者分開(kāi)。該法已成(chéng)功地應用于許多領域,用其它方法難以回收的有機物,用該法可有效地解決。用該法回收有機廢氣中的丙酮、四氫呋喃、甲醇、乙睛、甲苯等(濃度爲50%以下),回收率可達97%以上。【有機廢氣處理】

膜分離法最适合于處理VOCs濃度較高的廢氣,對(duì)大多數間歇過(guò)程,因溫度、壓力、流量和VOCs濃度會(huì)在一定範圍内變化,膜系統的設備有較強的适應性,。近幾年來,國(guó)外的實驗室研究分離VOCs使用得最多的膜分離材料是聚二甲基矽氧烷PDMS。它從結構上看屬半無機、半有機結構的高分子,具有許多獨特性能(néng),是目前發(fā)現的氣體滲透性能(néng)好(hǎo)的高分子膜材料之一。研究人員大多是采用聚楓PS、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚間苯二甲酸乙二酯PEI等材料作爲支撐層,使用PDMS塗層堵孔,作爲選擇性分離層,選擇性分離VOCs/N2或空氣體系,都(dōu)取得了理想的實驗結果。

1、 膜分離工藝

實驗裝置包括原料氣發(fā)生裝置以及膜分離裝置兩(liǎng)個部分。空氣由空氣泵鼓入原料液罐形成(chéng)VOCs飽和蒸氣進(jìn)入混合器中,由另一股空氣稀釋至所需濃度進(jìn)入膜分離裝置,經(jīng)過(guò)膜的分離過(guò)程,大部分的VOCs在真空泵提供的壓力差下透過(guò)膜形成(chéng)濃的滲透氣進(jìn)入冷凝裝置冷凝,含少量VOCs的空氣成(chéng)爲尾氣排出。進(jìn)入膜分離裝置的原料氣以及尾氣濃度由氣相色譜分析得到,原料氣、尾氣及滲透氣的壓力由壓力表示數讀出。【廢氣處理】

2、分離膜材料

分離膜的材料包括有機高分子材料和無機材料。無機材料如金屬、金屬氧化物、陶瓷和分子篩等制成(chéng)的膜爲無機膜。雖然無機膜具有耐高溫、結構穩定、孔徑均一、化學(xué)穩定性好(hǎo)、抗微生物腐蝕能(néng)力強等優點,但由于制造成(chéng)本相對(duì)較高,且制造大面(miàn)積穩定的、具有良好(hǎo)性能(néng)的膜比較困難:因此,無機膜在氣體分離過(guò)程中的應用除了氧化鋁膜分離鈾同位素已經(jīng)工業化外,其他均還(hái)處于試驗室水平,大部分還(hái)局限在膜的制備、分離性能(néng)表征和傳質機理方面(miàn)。

有機高分子材料是各種(zhǒng)合成(chéng)膜的主要膜材料。在氣體分離膜領域,已經(jīng)應用的高分子膜材料有聚酰亞胺(PI),乙酸纖維素(CA),聚二甲基矽氧烷(PDMS),聚砜(PS),聚碳酸酯(PC)這(zhè)些材料或具有高滲透性、低選擇性或具有低滲透性、高選擇性,使得這(zhè)些材料開(kāi)發(fā)的氣體分離膜在石油煉制等某些特殊領域應用受到限制。

有機矽是具有良好(hǎo)前景的高分子膜材料,已開(kāi)發(fā)出許多實用化或優秀的分離膜。尤其是在氣體分離方面(miàn),有機矽膜材料的研究和開(kāi)發(fā)一直是個熱點。有機矽的Si-O鍵能(néng)比C-C鍵高,Si-C鍵與C-C鍵的鍵能(néng)差不多(Si-O=106kcal/mol,Si-C=78kcal/mol,C-C=83kcal/mol,1kcal/mol=4.18J),且具有負離子性(電負性Si=1.8,C=2.5,O=3.5)。這(zhè)些賦予了有機矽材料耐熱、不易燃、耐電弧的性能(néng)。【膜分離技術】

有機矽聚合物疏水、耐熱、具有良好(hǎo)的機械強度和化學(xué)穩定性,對(duì)醇、酯、酚、酮、鹵代物、芳香烴、吡啶等有機物有良好(hǎo)的吸附選擇性,是至今研究最多的高分子膜材料之一,包括聚二甲基矽氧烷(PDMS),聚三甲基矽丙炔(PTMSP),聚乙烯基三甲基矽烷(PVTMS),聚乙烯基二甲基矽烷((PVDMS)等。有機矽聚合物膜屬于橡膠态或玻璃态合成(chéng)高分子膜,其材料是鏈狀結構的雜鏈化合物,主鏈爲O-Si-O,側基爲有機基團,非極性。由于其聚合結構中的Si-鍵的高鍵能(néng)和負離子性特點使其兼具有有機高分子和無機高分子材料的雙重特性。矽橡膠材料耐熱,不易燃,耐電弧,聚矽氧烷鏈狀分子的料液結構呈螺旋狀,加上矽原子體積較大,使鏈中自由空間體積較大,聚合分子間的作用力很小,内聚能(néng)密度小,結構疏松,有利于其它物質分子在其中溶解和擴散。