脫氣膜、氣態膜與膜接觸器

脫氣膜、氣態膜與膜接觸器

    脫氣膜過程、氣態膜分離過程均是基於微孔疏水膜的膜分離過程，膜材料本身對流體沒有選擇性，過程推動力是膜兩側的氣體分壓差；二者均屬於膜接觸器應用範疇。

   目前疏水微孔膜已大規模應用於氣體或液體過濾，其另一重要的潛在工業化大規模應用領域是用於膜基分離過程（membrane-based separation process）或稱之為作膜接觸器（membrane contactor），即在傳質分離過程中，為氣相-液相、水相-有機相之間的傳質提供高效的接觸界麵。膜接觸器可提供1500-6000m²/m³的接觸麵積，在氣體吸收時，膜接觸器能提供比傳統吸收塔大5～10倍的接觸麵積；在液-液接觸時，膜接觸器能提供比傳統的接觸設備大10～50倍的接觸麵積。依膜組件的結構和操作原理的不同，這些膜基過程可大致劃分為膜吸收、膜解吸（脫氣膜）、膜萃取、膜蒸餾、膜結晶、支撐氣膜（氣態膜）、支撐液膜、中空纖維封閉液膜過程等。相對於吸收、解吸、萃取、蒸發等傳統分離工程，這些膜過程克服了傳統設備的缺點（因兩相流接觸而產生的依賴性，及部分接觸設備產生的液泛、霧沫夾帶、溝流、鼓泡等現象），從而具有顯著的優點：高比表麵積，傳質係數高，分離係數大。這些膜過程既可用於典型的化工分離，用於廢水廢氣的資源化處理，也適用於海水淡化、溫室氣體捕集等當前熱門領域。但迄今為止，除超純水脫氧脫二氧化碳等應用外，上述膜過程並未得到大規模工業化應用。在這些膜過程的其它潛在應用中，最關鍵的是微孔膜能夠保持良好且持久的疏水性。

以氣態膜過程用於廢水脫氨為例。該過程中微孔疏水膜隔在含氨水溶液和酸性吸收液之間，以自發進行的中和反應為推動力，把傳統解吸塔和吸收塔在微觀上合二為一，極大地提高了分離效率，減少了設備體積和過程能耗。但是，如果料液含有懸浮物、表麵活性劑、蛋白質、浮油、有機溶劑、氧化劑等，則料液很容易對微孔疏水膜造成汙染使得一些膜孔疏水性能下降從而被料液所部分潤濕，導致膜組件的傳質性能下降；如果一些膜孔被水相所完全潤濕，則料液和酸吸收液之間貫通形成短路，導致料液或吸收液被汙染。預處理可除掉大部分雜質，但料液中殘留的微量雜質仍然影響膜的疏水性能。因此需要疏水性能良好且能保持持久的疏水微孔膜。