沸石具有規(guī)則孔道
，孔徑(0.3～1.2nm①)可調(diào)
，其表面吸附性能、酸堿性能及催化性能可因此而發(fā)生顯著變化
，已廣泛用于吸附制冷
、催化、氣體分離和凈化
。如果將分子篩以膜形式加以利用
，將其用來調(diào)整多孔材料的孔道結(jié)構(gòu)和尺寸，使之能獲得孔徑小于1nm的無機(jī)膜
，并能用于高溫氣體分離
、空氣除濕、滲透蒸發(fā)等分子水平的分離過程
，可以實現(xiàn)氣相分離的連續(xù)進(jìn)行
。因此分子篩膜成為近年來研究的熱點。
分子篩膜的滲透性能取決于滲透溫度壓力和處理介質(zhì)的性質(zhì)
，當(dāng)然膜厚也是一個重要因素
。由于分子篩對某些組分具有強(qiáng)烈的吸附性，因此分子篩膜的滲透過程既要考慮其分子選擇性又要考慮其吸附性能對滲透性能的影響
。
對分子篩膜分離氣體的機(jī)理的研究已有許多報道
，其中Asaeda等人認(rèn)為多孔固體膜分離氣體的歷程一般分為4種類型[17～19]；①Knudsen擴(kuò)散
。在有壓差條件下膜孔徑5～10nm
，無壓差條件下膜孔徑5～50nm時
，Knudsen擴(kuò)散起主導(dǎo)作用，其分離系數(shù)為被分離氣體相對分子質(zhì)量②之比的平方根
；②表面擴(kuò)散
。膜孔壁上吸附分子通過吸附分子的濃度梯度在表面上進(jìn)行擴(kuò)散
，這一歷程中被吸附狀態(tài)對膜分離性能有一定影響
。被吸附組分比不被吸附組分?jǐn)U為1～10nm時表面擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。對于氣體分離
，表面擴(kuò)散比Knudsen擴(kuò)散更為有用
；③毛細(xì)管冷凝。在溫度較低的情況下(如接近0℃時)
，每一孔道都有可能被冷凝物組分堵塞而阻止了非冷凝物組分的滲透
，當(dāng)孔道內(nèi)的冷凝物組分流出孔道后又蒸發(fā)時，就實現(xiàn)了分離
；④分子篩效應(yīng)
。這是一個比較理想的分離歷程，分子大小不同的氣體混合物與膜接觸后
，大分子被截留
，而小分子則通過孔道，從而實現(xiàn)了分離
。
2.2.3 分子篩膜的應(yīng)用
沸石膜具有均一的孔徑
，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和再生性
。沸石晶穴內(nèi)部存在著強(qiáng)大的庫侖電場和極性作用
，使它對水有極大的親和力。因此
，在沸石膜脫水過程中
，水分子在其上優(yōu)先吸附形成的表面擴(kuò)散及毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，將使水蒸氣與氣體的分離系數(shù)很大
Asaeda等人[17]使用鑄漿法制得了分子篩陶瓷膜來分離醇水的混合物蒸氣，膜的支撐層是孔較大的陶瓷片
，厚度0.001m
，空隙率50%，平均孔徑1um
，表面活性層是由硅鋁溶膠鑄成的
，其厚度10um，平均孔徑3nm
。實驗表明
，在25℃
，50%的溫度和相濕度下，空氣的透過率非常小
，小于2mol/(m2·h)
，而水的透過率可高達(dá)15mol/(m2·h)。水蒸氣與空氣 選擇性是460：1
。這些結(jié)果顯示
，空氣和不在這種陶瓷膜的分離機(jī)理是由于毛細(xì)管冷凝后的液體流。
王金渠等人[20]對用水熱液相合成法制備的A型沸廠膜的研究發(fā)現(xiàn)
，所制備的膜雖然對N2和O2的分離系數(shù)不高
，但對氣體中微量水蒸氣的脫除仍表現(xiàn)出較好的分離效果。分析原因認(rèn)為
，無機(jī)多孔膜進(jìn)行氣體分離時
，篩分機(jī)理限于目前的制膜水平，尚不能占據(jù)主要地位
；努森擴(kuò)散和表面擴(kuò)散機(jī)理是眾多研究者注目的焦點
。當(dāng)易凝聚氣體存在時，發(fā)生在膜孔中的毛細(xì)凝聚現(xiàn)象將顯得十分重要
，成為最主要的分離機(jī)理
。當(dāng)氣體中存在易吸附的氣體時，表面擴(kuò)散機(jī)理將起主導(dǎo)作用
。王金渠等人在平板式膜氣體滲透裝置中測試了A型沸石膜的除濕性能
，發(fā)現(xiàn)在0～0.6MPa的空氣壓力范圍內(nèi)，隨著壓力的升高和溫度的降低
，水蒸氣的滲透速率增大
，與空氣的分離系數(shù)增加，這是由沸石對水蒸氣的吸附性能決定的
。但文獻(xiàn)并沒給出具體的水蒸氣滲透速度
。
2.3 液膜
液膜有兩種形式，一種是乳狀液膜
，以表面活性劑穩(wěn)定薄膜
。另一種是帶支撐層的液膜，即將液膜填充于微孔高分子結(jié)構(gòu)中
。后者比前者穩(wěn)定
。
Deetz[21]研究了將液體LiBr溶液浸漬于醋酸/硝酸纖維膜中形成的液膜的透濕性能，他主要研究了該膜的穩(wěn)定性
，發(fā)現(xiàn)
，當(dāng)將此膜置于相對濕度小于3%的干燥氮氣中時，薄膜中的LiBr液相會蒸發(fā)
，氮氣會在多孔的膜分子晶格間自由渡過
，導(dǎo)致氣體分離失敗
。如果渡過的是相對濕度較大的空氣，由于水會連續(xù)不斷地在膜的微孔中冷凝
，冷凝后的水向低壓側(cè)滲透
，又補(bǔ)低壓側(cè)的真空作用抽走，空氣中的水會繼續(xù)在微孔中冷凝
，膜中的液相LiBr會穩(wěn)定下來
，使空氣除濕過程連續(xù)進(jìn)行。
2.4 VOC去除膜
VOC意為揮發(fā)性有機(jī)化合物
，是英文Volatile Oraganic Compound的縮寫
。這些物質(zhì)在封閉環(huán)境的空氣中達(dá)到一定濃度后
，會對人的健康造成不良影響
，引起疲勞、頭疼
、等反應(yīng)
。此外，VOC還有致癌作用
。所以在對室內(nèi)送風(fēng)進(jìn)行除濕的同時
，還應(yīng)去除其中的VOC。
Poddar T K等人[5]使用微孔憎水性對稱或非對稱中空纖維膜來去除空氣中的VOC
，在這種中空纖維的外表面涂有一層超薄致密VOC的選擇性膜(經(jīng)過等離子聚合化)
。工作時，被處理空氣流過纖維內(nèi)部
，VOC滲過多孔的基膜
，被活性膜選擇性吸附，在纖維外側(cè)真空的驅(qū)動下脫除
。實驗表明
，使用30cm長的中空纖維，當(dāng)VOC的體積分?jǐn)?shù)較高如(30000～40000)× 10-6時
，VOC的脫除率可高達(dá)98%～99%
，如果再與吸附法結(jié)合起來，VOC的體積分?jǐn)?shù)可以降得更低
。
3 除濕膜的形態(tài)和特性
除濕膜的形態(tài)基本有兩種：平板式和中空纖維式
。平板式膜的制備工藝比較簡單，適宜于在實驗室手工制作
；用在工藝上時對流體的阻力小
，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便
。目前在實驗室制備的大部分膜都是平板膜
。
一般來講
，膜分離過程的傳質(zhì)速率較小，尤其是在反滲透
、氣體分離及滲透汽化過程中
，由于膜中致密活性層的存在，傳質(zhì)速率非常低
。為了滿足實際工業(yè)過程中處理大量物料的需要
，發(fā)展了中空纖維，與平板膜相比
，中空纖維具有如下優(yōu)點：
?div id="m50uktp" class="box-center"> 、倌こ首灾谓Y(jié)構(gòu)，無需另加其它支撐體
，可大大簡化組裝成膜組件時的復(fù)雜性
；
②中空纖維組件具有很高的裝填密度
，它可以提供很大的比表面積
。如0.3m2的中空纖維組件可以提供500m2的有效膜面積，而同樣條件下的平板膜組件為20m2
，管式膜組件為5 m2
。
③重現(xiàn)性好
，放大容易
。一般情形下，對于中空纖維膜組件
，實驗室規(guī)模的膜組件與工業(yè)規(guī)模的膜組件相比
，其中的流動形式與分離效果差別不大。
所以
，采用中空纖維膜時
，可以用很大的膜面積抵消膜過程中傳質(zhì)速率低的弱點，從而給膜分離技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供了有利條件
。它的缺點是制備工藝復(fù)雜
，如果是液體還要對料液進(jìn)行預(yù)處理，以防堵塞
。
4 結(jié)論
膜法除濕作為一種新的除濕方法
，具有傳統(tǒng)除濕方法的不具有的許多優(yōu)點，如除濕過程連續(xù)進(jìn)行
，無腐蝕問題
，無需閥門切換，無運動部件，系統(tǒng)可靠性高
，易維護(hù)
，能耗小，維護(hù)費用低等
。
有機(jī)強(qiáng)化傳濕
，應(yīng)盡量增大膜兩側(cè)的壓力差。具體系統(tǒng)方案可采用壓縮法
、真空法
、吹掃氣法及混合法。這些方法都必須在膜兩側(cè)產(chǎn)生一個很大的壓力差
，將對膜的強(qiáng)度提出很高要求
。另外，對泵等設(shè)備也有較高要求
。如果能在膜兩側(cè)產(chǎn)生一個溫差
，靠膜造成的濃度差來實現(xiàn)傳濕，則將克服這些不利因素
，這將是一種新型的除濕模式
。
有機(jī)高分子聚合物膜
、無機(jī)膜和液膜都能用來除濕
。有機(jī)高分子聚合物膜具有較高的水蒸氣透過度和選擇度。無機(jī)膜具有耐熱
、耐化學(xué)腐蝕的優(yōu)點和良好的機(jī)械強(qiáng)度
，特別適合于高溫氣體分離和化學(xué)反應(yīng)過程。目前實際使用的無機(jī)膜孔徑多在0.1～1um
。陶瓷膜由于多孔
，滲透選擇性較差。
沸石具有規(guī)則孔道
，孔徑(0.3～1.2nm)可調(diào)
，其表面吸附性能、酸感性能及催化性能可因此而發(fā)生顯著變化
，如果將分子篩以膜形式加以利用
，將其用來調(diào)整多孔材料的孔道結(jié)構(gòu)和尺寸，使之能獲得孔徑小于1nm的無機(jī)膜
，并能用于高溫氣體分離
、空氣除濕、滲透蒸發(fā)等分子水平的分離過程
，可以實現(xiàn)氣相分離的連續(xù)進(jìn)行
。因此分子篩膜成為近年來研究的特點。
總的說來
，除濕膜還存在透濕率低
、強(qiáng)度差
、成本高的缺點。今后隨著膜材料和制膜工藝的研究進(jìn)展
，膜空氣除濕必將研究會調(diào)及其它領(lǐng)域取得更大的發(fā)展
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