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氣體分離膜是近年來發(fā)展很快的一項(xiàng)新技術(shù)。不同的高分子膜對不同種類的氣體分子的透過率和選擇性不同，因而可以從氣體混合物中選擇分離某種氣體。如從空氣中收集氧，從合成氨尾氣中回收氫，從石油裂解的混合氣中分離氫、一氧化碳等。
按照分離機(jī)理，氣體分離膜大致可分為3類
1.“單一”溶解-擴(kuò)散膜
這類膜傳質(zhì)過程為：上游氣相中氣體分子首先溶解于膜，然后擴(kuò)散過膜，最后在下游氣相中解吸。這類膜可進(jìn)一步分為3種：聚合物溶解-擴(kuò)散膜、分子篩和表面選擇流膜。
聚合物溶解-擴(kuò)散膜是商業(yè)應(yīng)用膜的主要材料，多為玻璃態(tài)聚合物與像膠態(tài)聚合物。玻璃態(tài)聚合物優(yōu)先透過小的非可凝性氣體，如H2、N2和CH4等；像膠態(tài)聚合物優(yōu)先滲透透大的可凝性氣體，如丙烷和丁烷。
聚合物溶解-擴(kuò)散膜較其他膜材料更具經(jīng)濟(jì)性，是氣體分離用膜的主要材料，其主要問題是高溫、高壓及存在高吸附性組分時(shí)，穩(wěn)定性會受到影響。
分子篩膜材料是另一種選擇，主要借助分子大小差異實(shí)現(xiàn)分離。這類膜具有非常小的、可排斥某些分子的超微孔，而允許另一些分子通過。實(shí)驗(yàn)室研究表明這類膜的滲透性能吸引力。然而，這類膜加工困難，易碎，制造費(fèi)用昂貴。
表面選擇流膜 有利于較大滲透物透過膜，而截留較小的組分。這類分離可通過表面選擇流膜實(shí)現(xiàn)。這類膜具有納米孔隙，在孔隙表面上對吸附能力較強(qiáng)的組分選擇吸附，然后吸附組分通過孔表面擴(kuò)散。由于吸附分子在膜孔中不產(chǎn)生空隙，從而對小的非吸附組分的傳遞產(chǎn)生阻力。最近，研究人員正在使用表面選擇流機(jī)理的膜組件進(jìn)行中間放大試驗(yàn)。
2.“復(fù)雜”溶解-擴(kuò)散膜
這類膜類似于“單一”溶解-擴(kuò)散膜，但分離機(jī)理較“單一”溶解-擴(kuò)散膜復(fù)雜。可以進(jìn)一步分為2類：促進(jìn)傳遞膜和氫分離用鈀（合金）膜。
促進(jìn)傳遞膜 優(yōu)點(diǎn)是：在低的濃度推動力下即可實(shí)現(xiàn)高的滲透性能，選擇性高；缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，至今尚無工業(yè)化應(yīng)用。
鈀基膜 其對氫具有很高的選擇性。氫分子在鈀膜表面吸附解離，形成具有部分共價(jià)鍵的鈀雜化物；然后原子氫在金屬內(nèi)部擴(kuò)散過膜，并在膜下游重新結(jié)合為氫分子。由于純鈀膜經(jīng)多個(gè)氫吸附和脫附循環(huán)后會發(fā)生氫脆，常用鈀合金代替。這類膜的典型用途是作為膜的反應(yīng)器，結(jié)合某些反應(yīng)在一個(gè)單元中完成氫的產(chǎn)生和分離。
3.離子導(dǎo)體膜
由離子導(dǎo)體材料制成，其中最重要的是固體氧化物膜和質(zhì)子交換膜。
固體氧化物膜 可分為2類：混合離子電子導(dǎo)體（MIEC）和固體氧化物。MIEC能夠傳導(dǎo)氧離子和電子，用于需要氧或氧離子的非電化學(xué)過程。固體氧化物則僅傳導(dǎo)氧離子，不傳導(dǎo)電子，這種情況下，電子通過外電路傳導(dǎo)，產(chǎn)生電能。氧的傳遞過程包括2個(gè)氣-膜表面的電化學(xué)反應(yīng)和氧離子透過固體氧化物膜等3個(gè)步驟。與聚合物膜相比，這類膜具有高的選擇性和通量，但需要高溫（700℃）下操作，大規(guī)模應(yīng)用前需要解決高溫密封，以及膜對溫度的敏感性等問題。
質(zhì)子交換膜 從某種意義上說是固體氧化物的類似物，也是只傳導(dǎo)質(zhì)子，不傳導(dǎo)電子。膜材料可以為聚合物或無機(jī)物，為Nafion（噶種磺化聚合物）。這類膜已在燃料電池中獲得應(yīng)用。
SYSTESTER思克SMT-275 膜分離測試分析儀專業(yè)用于分離膜對各種氣體的透過率、選擇性、分離率的定性定量測定，包括：1.分離膜單一、混合氣體的氣體透過率測定。2.分離膜多組分氣體選擇性、分離率的測定。氣體膜分離技術(shù)是利用原料混合氣體中不同氣體對于高分子聚合物氣體分離膜材料本身具有不同的滲透率，以高分子聚合物氣體分離膜兩側(cè)氣體的壓力差為推動力，在滲透側(cè)得到滲透率大的氣體富集的物料，在為滲透側(cè)得到不易滲透氣體富集的分離氣，從而達(dá)到氣體分離的目的。滿足廣大科研機(jī)構(gòu)與院校對高分子聚合物氣體分離膜材料的阻隔性能研究需求。
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