2024年7月，國家六個部委專門出了一個文件《精細化工產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展實施方案2024-2027》，對降低VOCs排放提出了更高的要求。南京碳環(huán)生物質科技有限公司已經在廢氣回收治理領域工作了18年。特別是近5年來，隨著工藝流程壓縮機和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家一同開始甲烷和二氧化碳氣體分離膜的研究，大約前后花費了4年多的時間，沒有結果！沒能研究、制造出適合的膜材料。也是在這個時候，我們開始收到VOCs治理領域中傳來的技術需求。VOCs是一大類有機溶劑揮發(fā)氣的總稱，其中以二氯甲烷為代表的鹵代烴類溶劑的揮發(fā)性蒸氣治理難度大。因為，它的沸點只有約39℃，易揮發(fā)；同時，因為含氯，用傳統(tǒng)RTO的熱氧化摧毀工藝會產生二噁英…。當時，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/出料，萃取，烘干等工序產生的低濃度無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機理，將二氯甲烷攔截下來，如同水處理上的超濾膜；或者，讓二氯甲烷透過膜，將混合尾氣中的氮氣和空氣攔截下來，如同水處理上的滲透汽化膜。總之，我們要用氣體分離膜實現(xiàn)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。而氮氣（或者空氣）則大部分被攔截在薄膜的進氣側，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：耐久性和安全性
膜材料是膜技術突破的關鍵之一，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問題：
?在膜材料的合成過程中會使用到一些常規(guī)的有機溶劑，由“相似相溶”的原理引出的問題是，在利用VOCs氣體分離膜回收有機溶劑蒸氣時，要避免膜組件出現(xiàn)“溶漲”的事故。因此，要在工藝設計上保證進入膜組件的是氣態(tài)的有機溶劑蒸氣，不是有機溶劑溶液。在這一點上過程工藝計算和膜工藝流程的設計就顯得非常重要?？傊?，我們解決了這個問題。
?防靜電：日本的一家公司在上世紀70年代末，就開發(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)制造各種類型的導流網。使用這種網，將膜表面聚集的“靜電荷”及時導出，達到防靜電的效果。
圖二 分離膜及膜組件