CO分离膜学习教案

1、会计学1CO分离膜分离膜第一页，编辑于星期六：二点 三十八分。19652011全球CO2排放量第1页/共18页第二页，编辑于星期六：二点 三十八分。l去除天然气中的CO2可以提高天然气产品品质，减少设备和管道的腐烛，降低天然气的运输和储存成本。lCO2也是一种重要的资源和工业气体，在化工、油气开采、食品、农业、烟草、消防等领域有着广泛的应用。l因此，分离捕集CO2在环境、化工、能源等领域都具有非常重要的意义。l如何高效分离回收CO2成为当前的重要研究课题。第2页/共18页第三页，编辑于星期六：二点 三十八分。CO2分离方法的比分离方法的比较较分离方法分离方法优点缺点溶溶剂剂吸收法吸收法 分离速

2、度快，选择性高，技木成熟能耗高，存在溶剂损耗、回收困难、腐烛吸附法吸附法过程简单，能耗低，无腐烛吸附剂用量大、解吸频繁，CO2回收率低低低温温分离法分离法分离效果好,易得到高纯度的CO2设备投资大，成本高，工艺复杂膜分离法膜分离法效率高，设备简单，投资低，能耗低环境友好难以得到高纯度CO2膜分离法是当今世界上发展迅速的一项节能的膜分离法是当今世界上发展迅速的一项节能的COCO2 2分离技术，它是一种较新的没有相变的物理分离分离技术，它是一种较新的没有相变的物理分离方法，具有方法，具有设备简单、占地面积小、操作方便、设备简单、占地面积小、操作方便、分离效率高、能耗低、环境友好且便于和其他方分离效

3、率高、能耗低、环境友好且便于和其他方法集成法集成等优点，使得该技术研究和开发已成为世等优点，使得该技术研究和开发已成为世界各国在高新技术领域中竞争的热点。界各国在高新技术领域中竞争的热点。第3页/共18页第四页，编辑于星期六：二点 三十八分。是膜分离法效率高的主要原因。膜分离法包括分离膜和吸收膜两种类型，在膜分离技术的实施过程中往往需要二者共同来完成。CO2的两种膜分离原理示意第4页/共18页第五页，编辑于星期六：二点 三十八分。u膜上游侧表面的气体在浓度差的推动下扩散透过膜u膜下游侧表面的气体解吸第5页/共18页第六页，编辑于星期六：二点 三十八分。管冷凝、和分子筛分扩散等。由于多孔膜材料的

4、孔径大小和孔表面性质的差异使得气体分子与膜的相互作用程度会有所不同，所以实际过程中气体在膜中的传递机理往往是上述几种机理的结合。第6页/共18页第七页，编辑于星期六：二点 三十八分。耐微生物侵蚀和耐氧化等性能。p根据制备膜的材料的不同，分离膜主要分为三大类：无机膜、有机聚合物膜和混合基质膜，有机聚合物膜根据传递机制又可以分为普通高分子膜(气体渗透膜)、促进传递膜以及气-液膜接触器。CO2分离膜分离膜第7页/共18页第八页，编辑于星期六：二点 三十八分。n研究较多的无机膜有碳膜、沸石膜、二氧化硅膜、陶瓷膜等，根据材料是否有孔结构，无机膜可分为多孔膜和无孔膜两种。第8页/共18页第九页，编辑于星期

5、六：二点 三十八分。,是氧化镁、氧化锆、氧化铝等，这种膜的优点是耐高温，但选择性差。据报道，以氧化镁为复合层的膜对CO2/N2的选择性达到120n沸石膜，通常由硅铝酸盐的多晶薄膜负载在多孔载体上制备而成，如T-沸石膜，其厚度约20mm,对CO2/N2和CO2/CH4的选择性分别为107和400。第9页/共18页第十页，编辑于星期六：二点 三十八分。CO25，而ASPO-34型1（孔径0.38)膜材料在CO2/CH4分离试验中渗透系数从2000到4000MPa，选择性为86-171。nHimeno2等合成的疏水的DDR型沸石膜(孔径0.36nm)渗透系数220MPa，CO2的选择性在室温下升到4

6、00。第10页/共18页第十一页，编辑于星期六：二点 三十八分。为玻璃质膜和橡胶质膜，前者具有更好的气体选择性和机械性能，在工业上应用较为广泛。第11页/共18页第十二页，编辑于星期六：二点 三十八分。聚芳基酯、多芳基化合物、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚环氧丙烷、聚吡咯酮和聚砜树脂，其中聚酰亚胺（PI）膜和醋酸纤维素（CA）是目前使用较广的商品膜。不同聚合物膜的CO2/N2分离性能第12页/共18页第十三页，编辑于星期六：二点 三十八分。受生物膜内传递现象的启发，在高分子膜内引入活性载体可以促进某些物质透过膜的传递，从而改善膜的性能，这就是促进传递膜。机理固定载体膜的可能促进传递第13页/共18页

7、第十四页，编辑于星期六：二点 三十八分。乙烯(PTFE)、聚丙稀(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚乙烯(PE)等。膜只充当两相间的一个界面，提供更大的传质比表面积，膜本身没有选择性，通过膜接触器与物理吸附或化学吸附相结合而体现对待分离组分的选择性。使用膜接触器分离CO2气体最常用的是中空纤维膜接触器，分离原理如图CO2-膜气吸收原理第14页/共18页第十五页，编辑于星期六：二点 三十八分。CO2分离膜分离膜(3)(3)混合基质膜u混合基质膜结合了无机膜和有机聚合物膜的优点，具有无机膜所没有的易加工、低成本以及有机膜所不具备的高机械性能、热稳定性等优点，是一种具有高选择渗透性的气体分离膜，具

8、有较好的发展前景，气体在膜内的传递过程也是无机膜和有机聚合物膜两种机制的结合。混合基质膜常采用的无机膜材料有：碳纳米管、纳米金属材料（如金、银等）、金属氧化物（如TiO2、沸石、硅等）。Jiang等发现在PSf/Matrimid中空纤维膜中加入一个沸石薄层，在CO2/CH4的分离实验中，CO2的选择性提高了50%。Venna等将SAPO-34膜进行功能化，将胺根离子，如乙二胺、己胺、辛胺等成功结合到SAPO-34膜上，CO2/CH4混合气体分离实验中，CO2的选择性比未功能化时提高约40%；在CO2/N2混合气分离实验中，提高约167%第15页/共18页第十六页，编辑于星期六：二点 三十八分。理想的多孔无机膜要求对CO2气体的渗透性和选择性恒定；无孔无机膜的目标是可以在500 C使用，对CO2气体的有很好的渗透性和绝对高的选择性同时可以降低成本并克服不易加工的缺点新一代的高分子膜要能耐高温高压、热稳定性好、机械强度高，更易于加工，且提高抗增塑作用能力促进传递膜，主要是考虑膜的稳定性，防止液膜中液相的挥发流失，还要考虑载体的饱和现象；膜接触器要考虑液相对膜的溶胀作用，需要开发一种新的与所用化学吸附剂高效兼容的膜材料，或选择利用容易