[發明專利]一種電負性氣體電遷移膜分離方法

有效

• 申請號: 201810549994.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108815998B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王祖武;沈桂芬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;B01D53/32
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李明婭

本發明提供一種電負性氣體電遷移膜分離方法，將待分離的電負性和非電負性混合氣體通入氣體分離裝置，利用氣體分離裝置內的電子發生器產生電子，混合氣體中的電負性氣體與電子發生碰撞后生成穩定的負離子或負離子簇，隨氣流一起進入氣體分離裝置中由陰極和陽極組成的電場，電場內靠近陽極內側設有氣體分離膜，負離子或負離子簇在電場力和氣體分離膜兩側濃度差的推動下滲透穿過氣體分離膜，對穿過氣體分離膜后的氣體進一步收集，實現電負性和非電負性混合氣體的分離。本發明方法可大幅降低膜氣體分離的系統阻力，尤其適用于O₂、H₂S、SO₂等電負性氣體與N₂、H₂等非電負性氣體的分離，可實現氣體的低能耗、高效率分離。

技術領域

本發明屬于氣體分離領域，具體涉及一種電負性氣體電遷移膜分離方法。

背景技術

工業氣體是現代工業的基礎原材料，廣泛應用于冶金、石油、化工、醫療、環保、機械、軍事等多個領域，對國民經濟的發展有著戰略性的先導作用，被譽為工業的血液。氣體分離是工業氣體制備的主要手段，越來越受到各行各業的關注。

常用的氣體分離方法有吸收法、吸附法和膜分離法等。

吸收法是根據混合氣體中各組分在特定吸收液中溶解差異進行氣體分離的方法，根據溶解氣體是否與吸收液發生化學反應可分為物理吸收法和化學吸收法；常用于鹽酸、硫酸制取，石油餾分混合氣體分離，燃煤煙氣凈化以及有毒有害尾氣脫除等，具有吸收效率高，運行穩定等優點。但該方法是吸收液作用于全部待分離氣體，運行成本高、設備及運行要求嚴、產生廢水污染、排氣濕度大等缺點。

吸附法是利用吸附性能強的多孔材料(活性炭、硅藻土等)根據氣體各組分吸附差異的特征對氣體進行分離的方法。常用于天然氣、沼氣中CO₂的捕集，鍋爐煙氣治理中低濃度汞等有毒有害物質去除和日常生活中有機廢氣的吸收等。該方法具有設備簡單、無相變、可回收有用組分等優點，但存在占地面積大、吸附劑更換或再生、吸附物質后續處理等缺點。

膜分離法是近幾十年才發展起來的一種新型高效氣體分離技術。該技術根據不同氣體分子對膜材料滲透率的差異，以膜兩側氣體的濃度差或壓力差為驅動力，達到氣體分離的目的。常用于合成氨廠馳放氣中H₂回收，天然氣中CO₂和H₂S的凈化，空氣制氮、氧氣富集，煙氣除濕等領域。該方法具有接觸面大、傳質速率高、適應性強、無相變、無二次污染等優點，在氣體分離領域具有廣泛的應用前景。但為了實現氣體分子向膜表面的遷移，需外界提供較大的推動力，存在系統阻力大、能耗高、膜組件易損等缺點。