[分享] 常用的气体分离膜材料

       气体膜分离材料可以分成高渗透性和低渗透性两类。

       当对选择性要求不高时可以选用高渗透性材料，如用于医疗、燃烧过程的富氧空气和需氧发酵过程的无菌空气。例如，气体分离膜材料采用橡胶态高分子，如硅橡胶时，它们具有高的渗透系数，但分离系数较低。还有一种情况是从氮(空气)或甲烷这种非冷凝性气体中分离有机蒸汽，在此情况下，使用高渗透性材料可以获得高的通量。疏水性弹性材料对氮和甲烷的渗透系数都远远低于有机蒸汽，所以此时最好选用高渗透性材料。

      如果要求中等选择性，则应该选用如基于玻璃态聚合物的低渗透性材料。例如，气体分离膜材料采用玻璃态高分子聚合物，如聚砜、聚酰亚胺，它们往往具有高的分离系数，但渗透系数却相当低。在实际应用中必须在渗透性与选择性之间进行平衡。为了开发出同时具有优良的分离系数与渗透通量的膜材料，可以通过一些方法进行改进。通过化学改性可以调节高分子特定链段化学组成或者各链段的排列，同时改善分离系数和渗透流量，可以使所有类型的本体聚合物的本征性能得到改变。还可以将一种聚合物和其他的聚合物进行共混，可以均衡各个聚合物组分的性能，消除各单一聚合物组分性能上的弱点，获得综合性能较为理想的聚合物材料，赋予该聚合物所没有的新性能。

      近年来，人们测试和改性研究了上百种聚合物的性能，筛选出了一部分材料。但是能够真正用于工业上大规模应用的膜材料非常少。目前，可用于气体分离的聚合物膜材料主要有是有机聚合物，在世界范围内，至少有90%的气体膜分离装置是采用这些膜材料制备的，而且大都是螺旋式和中空纤维式。用无机材料制成的膜正在不断的开发出来，常见的有金属膜、合金膜和金属氧化物膜，例如金属钯膜、金属银膜以及钯-金、钯-银膜和氧化钛及氧化锆等等。