2024年7月，國家六個(gè)部委專(zhuān)門(mén)出了一個(gè)文件《精細化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展實(shí)施方案2024-2027》，對降低VOCs排放提出了更高的要求。南京碳環(huán)生物質(zhì)科技有限公司已經(jīng)在廢氣回收治理領(lǐng)域工作了18年。特別是近5年來(lái)，隨著(zhù)工藝流程壓縮機和VOCs有機氣體分離膜的廣泛使用，VOCs源頭回收治理的工藝路線(xiàn)和解決方法也更多了。

    2010年，我們就和國內知名的膜材料科學(xué)家一同開(kāi)始甲烷和二氧化碳氣體分離膜的研究，大約前后花費了4年多的時(shí)間，沒(méi)有結果！沒(méi)能研究、制造出適合的膜材料。也是在這個(gè)時(shí)候，我們開(kāi)始收到VOCs治理領(lǐng)域中傳來(lái)的技術(shù)需求。VOCs是一大類(lèi)有機溶劑揮發(fā)氣的總稱(chēng)，其中以二氯甲烷為代表的鹵代烴類(lèi)溶劑的揮發(fā)性蒸氣治理難度大。因為，它的沸點(diǎn)只有約39℃，易揮發(fā)；同時(shí)，因為含氯，用傳統RTO的熱氧化摧毀工藝會(huì )產(chǎn)生二噁英…。當時(shí)，治理它的工藝手段也不多：①源頭冷凝回收，但是冷凝之后的凈化尾氣中仍然含有較高濃度的二氯甲烷，這部分的尾氣如何處理？②在進(jìn)/出料，萃取，烘干等工序產(chǎn)生的低濃度無(wú)組織的二氯甲烷如何處理？我們想到了氣體分離膜工藝！

1、膜分離原理

    利用氣體分離膜對不同氣體分子選擇性的透過(guò)機理，將二氯甲烷攔截下來(lái)，如同水處理上的超濾膜；或者，讓二氯甲烷透過(guò)膜，將混合尾氣中的氮氣和空氣攔截下來(lái)，如同水處理上的滲透汽化膜?？傊?，我們要用氣體分離膜實(shí)現二氯甲烷有機揮發(fā)氣與氮氣或空氣的分離。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一種硅橡膠材料，它對二氯甲烷有非常好的選擇性。二氯甲烷分子很容易“溶解”在硅橡膠的薄膜中，在分離薄膜兩側壓力差的作用下，“溶解”在硅橡膠薄膜層中的二氯甲烷分子在薄膜的出氣側空間中被“擴散”出來(lái)。而氮氣（或者空氣）則大部分被攔截在薄膜的進(jìn)氣側，這就是氣體分離膜的氣體選擇性原理。我們也將這款膜稱(chēng)為“VOCs分離膜”。

2、膜結構及性能指標

圖一     電子顯微鏡下VOCs分離膜的三層結構

3、膜的特點(diǎn)：耐久性和安全性

    膜材料是膜技術(shù)突破的關(guān)鍵之一，有了合適的膜材料后，我們很快制造出VOCs分離膜和分離膜組件（圖二 分離膜及膜組件）。并且，很快解決了膜組件使用中的另外兩個(gè)問(wèn)題：

    ?在膜材料的合成過(guò)程中會(huì )使用到一些常規的有機溶劑，由“相似相溶”的原理引出的問(wèn)題是，在利用VOCs氣體分離膜回收有機溶劑蒸氣時(shí)，要避免膜組件出現“溶漲”的事故。因此，要在工藝設計上保證進(jìn)入膜組件的是氣態(tài)的有機溶劑蒸氣，不是有機溶劑溶液。在這一點(diǎn)上過(guò)程工藝計算和膜工藝流程的設計就顯得非常重要?？傊?，我們解決了這個(gè)問(wèn)題。

    ?防靜電：日本的一家公司在上世紀70年代末，就開(kāi)發(fā)出導電錦綸，?這種導電纖維導電效果良好，?且纖維物理性能優(yōu)良。?這一技術(shù)的發(fā)展為防靜電導流布的制造提供了基礎，國內有很多企業(yè)制造各種類(lèi)型的導流網(wǎng)。使用這種網(wǎng)，將膜表面聚集的“靜電荷”及時(shí)導出，達到防靜電的效果。

圖二     分離膜及膜組件