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宁波大膜科技:提供分子尺度的材料分离提纯方案,更节能、更环保
2021年11月03日 发布 分类:企业专访 点击量:1375
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渗透汽化膜分离技术是一种新型高新分离技术,具有选择性分离功能,可实现不同组分的分离、纯化、浓缩的过程,与传统分离技术(精馏、吸附、微滤等)的不同在于,渗透汽化膜可以在分子范围内进行分离,且为物理过程,不需添加助剂。

目前,在石油工业、精细化工、医药工业、新能源产业和环保领域中,经常遇到有机溶剂与水的分离、有机溶剂之间的分离、废有机溶剂回收等操作过程,而这些过程通常伴随着二元及以上组分的共沸或近沸,以及对热不稳定物质的存在,对传统分离技术造成很大的挑战,而且操作过程复杂、能耗高、溶剂回收效率低,这时候就迫切需要引入新型节能、高效的分离技术。渗透汽化膜分离技术又称渗透蒸发(Pervaporation,简称PV)技术作为一种新型高新膜技术,是目前膜分离研究领域的热点之一。

渗透汽化膜分离技术应用领域

在循环经济和可持续发展的理念日益深入人心的今天,渗透汽化膜分离技术以其固有的能耗低(精馏的1/2~1/3)、回收效率高(99%以上)、污染(不需添加剂)、工艺过程简单(撬装设备)、操作简便PLC自动控制)等特点,普及程度越来越高其中宁波大膜科技有限公司是一家专业从事渗透汽化膜研发生产的企业,膜产品具有国际先进水平,产品已在领域有机溶剂脱水工程中应用

小编了解到,大膜科技与中科院、大连理工大学、天津大学等高水平研究机构的相关团队在膜分离技术、膜分离/精馏/吸附分离集成技术方面建立了紧密合作关系,汇聚了千人计划、教授、研究员等高层次创新人才,在耐酸性(pH<5)渗透汽化脱水膜产品领域处于行业领先,创始人共有膜制备、膜装备和膜分离技术应用等方面发明专利14项。

大膜科技主要产品为渗透汽化膜(沸石分子筛膜、纳孔无机膜)、多孔吸附材料及其成套膜装备,主要应用于生物医药、新能源、精细化工、电子、环保等行业的有机溶剂脱水、高纯试剂的生产及混合溶剂分离回收等。

管式膜产品

渗透汽化膜分离技术基本原理

渗透汽化膜分离技术主要是利用液体混合物中各组分在膜中热力学性质(溶解速度)和动力学性质(扩散速度)之间的差异,各组分在膜两侧产生蒸汽(或浓度)分压差成为渗透推动力,实现对液体混合物中各组分的分离。

该分离过程不受分离体系共沸影响,特别适合热敏体系、恒沸物、近沸物的有机溶剂脱水,且不产生二次污染、操作温度较低、便于放大和与其它过程的耦合。

渗透汽化分离原理图

以有机溶剂脱水为例,在渗透汽化膜脱水过程中,含水有机溶剂经预热、汽化后进入膜组件进料侧,同时渗透侧采用抽真空方式维持一个低压环境,水分子在膜两侧分压差推动下优先透过膜,从而使溶剂中的水脱除,并在进料侧出口得到无水的有机溶剂产品,而渗透侧组分在出口经冷凝液化后去废水处理。

经研发团队的不断创新,大膜科技根据渗透汽化膜分离原理,并结合客户的实际使用需求等,将耐酸性渗透汽化膜作为重点发展方向,其产品具有以下六大优势:

1. 安全简便。渗透汽化膜分离工艺流程简单安全,运行条件温和,操作过程简单,施工安装方便;

2. 高效节能。大膜科技渗透汽化膜分离技术具有效率高、能耗低(可节能>50%)、产品收率高(>99%)等优势;

3. 环境整洁。渗透汽化膜分离过程无需引入第三组分,分离过程绿色无污染,产品质量高,同时少量透过液可以回收循环使用;

4. 节省空间。渗透汽化膜分离装备结构紧凑,占地面积小,与精馏装备相比可节省空间80%以上;

5. 耐酸好。NaA型沸石分子筛膜(适用PH:6.5~8.5,水含量:<20)相比,大膜科技的渗透汽化膜产品具有更优的耐酸碱性能(适用PH:2~8.5,水含量:<99);

6. 膜稳定性。操作不受影响,可持续使用2年以上。

核心产品与技术

大膜科技目前的几大核心产品技术分别为:沸石分子筛渗透汽化膜分离技术,耐酸性渗透汽化膜分离技术,低浓度有机物浓缩、回收利用技术

1. 沸石分子筛渗透汽化膜分离技术

相对于有机膜,无机膜具有优良的热稳定性、化学稳定性、机械稳定性、微生物侵蚀和耐氧化性等优点。其中分子筛膜通过调节硅铝比可以调节分子筛膜的亲疏水性,同时具有催化活性,可以从分子水平上实现分离和催化一体化;而沸石具有比表面积大、多孔、孔径均匀等特点,是良好的膜分离材料,制备的膜分离性能

大膜科技的沸石分子筛膜采用多孔陶瓷管为支撑体,沸石分子筛在支撑体上形成致密膜分离层,利用其规则的孔道和表面化学性质实现不同组分间的分离,适用于中性体系。

沸石分子筛渗透汽化膜

典型案例:宁夏某公司1500吨/年乙醇脱水项目,水从15%0.2%,与传统精馏+吸附技术相比,每年节省能耗约30万元。

2. 耐酸性渗透汽化膜分离技术

纳孔膜对酸性溶剂环境的耐受性好,其适用pH范围为2~8.5,耐酸性渗透汽化膜采用多孔陶瓷管/片为支撑体,纳孔无机氧化物在支撑体上形成致密分离层,利用其孔尺寸和表面化学性质实现分子级别的筛分分离。

这类产品较NaA型沸石分子筛膜(pH:6.5~8.5)适用性更广,可广泛适用于气相或液相溶剂脱水,是大膜科技的重点产品。

 

耐酸性渗透汽化膜(酸性环境具有性能优势)

典型案例1:山东某公司500吨/年二氟乙醇脱水项目,水从4%0.05%,与传统精馏+吸附技术相比,每年节省能耗约15万元。

典型案例2:福建某公司6000吨/年乙腈回收项目,水从80%1%,每年溶剂回收效益约1000万元。

3. 低浓度有机物浓缩、回收利用技术

该回收技术采用的是吸附法,与传统蒸馏浓缩技术相比,这种吸附提浓工艺能耗较低,溶液中的大量水分不需要加热汽化脱除,整个吸附过程不要加热处理,而脱附时由于处理溶液中的有机物含量低,仅对少部分溶液进行汽化脱附即可。


吸附法工艺流程图

吸附塔中采用渗透汽化VOCs膜耦合超疏水型纳孔材料,其中渗透汽化VOCs膜可选择性透过有机分子,从而从废气中回收有机物,而超疏水型纳孔材料对特征小分子有机物(如乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸、乙酸乙酯、甲苯等)具有优良的选择吸附性,可以从低浓度有机物水溶液中优先吸取有机物。

经吸附处理后的水溶液COD值可以达到500ppm以下,脱附出来的有机物浓度可以达到40wt%以上,通过进一步提纯处理可获得相应的产品。

高效无机纳孔吸附剂

基于实际应用需求的定制服务

渗透汽化技术在工业上应用广泛,不同领域依据实际应用场景不同适合不同的应用方案,例如将渗透汽化与其他过程集成(如渗透汽化与精馏过程集成、渗透汽化与反应过程集成)则可充分发挥该技术的优势,渗透汽化与其他过程进行耦合会提高系统的效率以及经济性。

因此,大膜科技以市场为中心、用户为导向,通过采集现场的环境要求,为客户提供定制需求产品服务,实现更安全、高效、节能和环保的技术目标。


依据实际情况进行定制化技术方案设计

渗透汽化膜是一个新兴的领域,作为一家聚拢了高层次人才、有着强大研发能力的企业,大膜科技不断推进渗透汽化膜制膜工艺的提升,拓展分子级分离过滤技术的应用范围,在不断适应新的发展需求的同时,也为传统提纯过滤行业带来了革新。


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