[发明专利]一种电负性气体电迁移膜分离方法

说明书

本发明提供一种电负性气体电迁移膜分离方法，将待分离的电负性和非电负性混合气体通入气体分离装置，利用气体分离装置内的电子发生器产生电子，混合气体中的电负性气体与电子发生碰撞后生成稳定的负离子或负离子簇，随气流一起进入气体分离装置中由阴极和阳极组成的电场，电场内靠近阳极内侧设有气体分离膜，负离子或负离子簇在电场力和气体分离膜两侧浓度差的推动下渗透穿过气体分离膜，对穿过气体分离膜后的气体进一步收集，实现电负性和非电负性混合气体的分离。本发明方法可大幅降低膜气体分离的系统阻力，尤其适用于O₂、H₂S、SO₂等电负性气体与N₂、H₂等非电负性气体的分离，可实现气体的低能耗、高效率分离。

技术领域

本发明属于气体分离领域，具体涉及一种电负性气体电迁移膜分离方法。

背景技术

工业气体是现代工业的基础原材料，广泛应用于冶金、石油、化工、医疗、环保、机械、军事等多个领域，对国民经济的发展有着战略性的先导作用，被誉为工业的血液。气体分离是工业气体制备的主要手段，越来越受到各行各业的关注。

常用的气体分离方法有吸收法、吸附法和膜分离法等。

吸收法是根据混合气体中各组分在特定吸收液中溶解差异进行气体分离的方法，根据溶解气体是否与吸收液发生化学反应可分为物理吸收法和化学吸收法；常用于盐酸、硫酸制取，石油馏分混合气体分离，燃煤烟气净化以及有毒有害尾气脱除等，具有吸收效率高，运行稳定等优点。但该方法是吸收液作用于全部待分离气体，运行成本高、设备及运行要求严、产生废水污染、排气湿度大等缺点。

吸附法是利用吸附性能强的多孔材料(活性炭、硅藻土等)根据气体各组分吸附差异的特征对气体进行分离的方法。常用于天然气、沼气中CO₂的捕集，锅炉烟气治理中低浓度汞等有毒有害物质去除和日常生活中有机废气的吸收等。该方法具有设备简单、无相变、可回收有用组分等优点，但存在占地面积大、吸附剂更换或再生、吸附物质后续处理等缺点。

膜分离法是近几十年才发展起来的一种新型高效气体分离技术。该技术根据不同气体分子对膜材料渗透率的差异，以膜两侧气体的浓度差或压力差为驱动力，达到气体分离的目的。常用于合成氨厂驰放气中H₂回收，天然气中CO₂和H₂S的净化，空气制氮、氧气富集，烟气除湿等领域。该方法具有接触面大、传质速率高、适应性强、无相变、无二次污染等优点，在气体分离领域具有广泛的应用前景。但为了实现气体分子向膜表面的迁移，需外界提供较大的推动力，存在系统阻力大、能耗高、膜组件易损等缺点。