什么是膜分离设备?( 二 )


废旧动力电池的回收主要是采用资源再生利用的方式 。资源再生利用主要是对已经报废的动力锂离子电池进行破碎、拆解和元素提炼等,实现镍、钴、锂等资源的回收再利用 。在废旧动力电池再生利用的工序中,首先是对废旧锂电池进行前序处理和放电 。
气体分离设备都有哪些系统组成?气体分离设备,将气体液化、精馏、最终分离成为氧、氮和其他有用气体的设备 。气体分离设备是由多种机械和设备组成的成套设备,常按空气压力来分类 。常用的有高压、中压和低压3种 。
气体分离设备主要系统组成:
低压气体分离设备由空气压缩系统、杂质净化和换热系统、制冷系统和液化精馏4个主要系统组成 。相应的机械设备有空气透平压缩机、空气冷却塔、透平膨胀机和分馏塔等 。
低压气体分离设备的工作原理建立在液化循环和精馏理论基础上进入的空气先经空气过滤器,而后由透平压缩机空气冷却塔压缩和冷却到压力为0.5兆帕、温度为303K左右,再进入切换式换热器(E1、E2)两换热器能清除空气中的水和二氧化碳,并进行热交换,把空气冷却到接近液化温度(101K)后送入下塔,从下塔抽出一部分空气送到换热器(E2)加热 。加热的空气与下塔来的少量冷空气汇合后进入透平膨胀机绝热膨胀,产生需要的冷量,然后被送往上塔精馏 。余下的空气在下塔初步精馏 。
在底部得到含氧38%的液化空气,在下塔的顶部得到含氮99.99%的纯液氮,在中部获得含氮约95%的污液氮 。液化空气、纯液氮、污液氮分别从下塔抽出通过节流阀减压到约0.05兆帕,送入上塔作回流液,在此进行第二次深低温精馏,在上塔底部得到含氧99.6~99.8%的高纯度氧气,流经换热器(E4、E2、E1)与空气进行热交换,升温到大气温度后排出塔外 。在上塔顶部获得含氮99.999%的高纯度氮气,在上塔中部得到含氮约96%的污氮,均经换热器(E3、E4、E2、E1)复热到大气温度后排出装置 。
膜分离设备的前景如何?膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,在饮用水净化、工业用水处理,食品、饮料用水净化、除菌,生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用,并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域 。分离膜因其独特的结构和性能,在环境保护和水资源再生方面异军突起,在环境工程,特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景 。膜在大自然中,特别是在生物体内是广泛存在的,首先出现的是超滤膜和微孔过滤,然后才出现反渗透 。
1748年Abble Nelkt发现水能自然地扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内,首次揭示了膜分离现象,但是直到本世纪60年代中期,膜分离技术才应用在工业上 。
1861年Schmidt首先提出超过滤的概念,他指出,当溶液用比滤纸孔径更小的棉胶膜或赛璐玢膜过滤时,如果对接触膜的溶液施加压力并使膜两侧产生压力差,那么它可以过滤分离溶液中如细菌、蛋白质、胶体那样的微小粒子,这种过滤精度要比通常的滤纸过滤高的多,因此称这种膜过滤法为超过滤 。
在截留分子量级重要概念提出后,关于截留各种不同分子量的超过滤膜,是Machaelis等用各种比例的酸性和碱性高分子电解质混合物,以水-丙酮-溴化钠为溶剂首先制成的 。此后,一些国家又相继用各种高分子材料研制了具有不同用途的超过滤膜,并由美国Amicon公司首先进行了商品化生产 。将各种形状的大面积的超过滤膜放在耐压装置中的膜组件中,随着反渗透组件的研制而发展起来的 。
几种主要膜技术发展近况大致如下:
微滤在20世纪30年代硝酸纤维素微滤膜商品化,60年代主要开发新品种 。虽然早在100多年前已在实验室制造微孔滤膜,但是直到1918年才由Zsigmondy提出商品微孔过滤膜的制造法,并报道了在分离和富集微生物、微粒方面的应用 。1925年在德国建立世界上第一个微孔滤膜公司“Sartorius”,专门经销和生产微孔滤膜 。第二次世界大战后,美国对微孔滤膜的制造技术和应用技术进行了广泛的研究研究微孔滤膜主要是发展新品种,扩大应用范围 。使用温度在-100~260℃ 。
超滤从20世纪70年代进入工业化应用后发展迅速,已成为应用领域最广的技术 。日本开发出孔径为5~50nm的陶瓷超滤膜,截留分子量为2万,并开发成功直径为1~2mm,壁厚200~400um的陶瓷中空纤维超滤膜,特别适合于生物制品的分离提纯 。
离子交换膜和电渗析技术主要用于苦咸水脱盐,引起氯碱工业的深刻变化 。离子膜法比传统的隔膜法节约总能耗30%,节约投资20% 。90年世界上已有34个国家近140套离子膜电解装置投产,到2000年全世界将1/3氯碱生产转向膜法 。