专利名称：透氮富氧膜法供氧系统的制作方法
技术领域：
本发明属于气体分离技术领域。
空气中氧气和氮气的比例分别为21%和79%。目前膜法富集氧气的原理是用膜阻截氮气，透过氧气。膜的形状可制成中空纤维状或平板状。膜材料多为有机硅树脂。对空气中氧气的富集率达到30%-40%。由于膜材料厚，阻力甚大，空气的压力要求较高，因此浪费能源，使设备变得笨重，这种有限的富氧比例和产气量限制了膜法富氧的广泛使用性。
本发明的膜法富氧是采用极薄的，大孔径的膜，允许氮气透过膜而截留氧气。由于膜的阻力小而分离效率高，只需要0.01-1公斤/平方厘米的压力，这样可以避免使用空压机而改用普通鼓风机或引风机或风扇或抽气机作驱动力装置。
本发明的主要内容是膜的制造方法以及供氧系统的配置。
膜的制造方法是选择一种市售的多孔支撑体，它一般是用醋酸纤维素，硝化纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素，聚砜，聚脂，聚乙烯醇，聚氨脂，聚酰胺，芳香聚酰胺，聚偏氯乙烯等高分子材料制成。支撑体膜的厚度为5-1000微米，膜的孔径为0.01-25微米。膜的形状可是平板状或空心纤维状，空心纤维的外径为10-5000微米。上述平板状膜被制成单层或多层的板式组件或卷式组件;上述的空心纤维状膜被制成毛细管或空心纤维组件，每个组件的有效膜面积为0.01-500平方米。上述的多孔支撑体组件均可方便地由市售取得。
然后，采用浸渍法或动力形成法在支撑体膜组件的表面上制成一层本发明的透氮富氧膜。将膜材料用泵输入组件内，使膜材料在支撑体的微孔内沉积。膜材料的组成是聚乙二醇和醋酸乙烯脂的共聚物，二者的克分子比为0.001-0.99，浓度为1-5000毫克/升。泵的压力不超过30公斤/平方厘米。操作温度为2-90℃，持续时间为1-180分钟。组件内液体成膜材料的流速为0.1-5米/秒。上述条件是动力形成法制膜的条件。而浸渍法制膜时则不用泵，压力和流速为0。上述过程结束后，用泵将5-90%的丙酮及1-5%十二烷基硫酸钠的水溶液打入组件，洗除多余的膜材料30-80分钟。最后，将此组件放入真空装置，干燥至含水率为0-5%为止。
供氧系统的配置可以见之于附
图1。空气供应设备(1)一般用风压为0.01-1公斤/平方厘米的鼓风机，引风机，排风扇，低压力的空气压缩泵或抽气机。空气过滤设备(2)可根据对空气用途的不同要求选择，用于除尘，除水分，并保护膜组件内膜性能的稳定性。膜组件(3)可以是一个，也可以用多个首尾串联起来。流程越长，氮气透过膜越多，余留的氧气的浓度越高。每通过一个组件，氧气的浓度可由21%升至30-35%，产气量随压力呈线性关系。如果作医疗和纯氧用，还需在流程中添加气体除菌膜组件(4)，这种除菌膜可以通过市售取得，其孔径为0.45微米。这个供氧系统的过程可以总结为供气→过滤除尘，除水份→膜分离，让氮气透过膜而阻截下氧气→富集的氧气再除菌。
本发明的实施例是一种医疗用的富氧装置。
取市售的二醋酸纤维素平面膜一张，膜的孔径为3微米，厚度为0.1毫米，圆形膜的外径为20厘米。将膜用本发明的膜加工方法制透氮富氧膜。将制成的膜按附图1装入单片膜压力容器(3)。供气系统为市售的鱼缸供气泵(1)，供气泵(1)的压力约0.045公斤/平方厘米。过滤器(2)的介质为表面涂过二甲基硅氧烷的钢筛布。系统最后装有除菌器(4)，它内有一片直径为10厘米，孔径为0.5微米的醋酸纤维膜。开动供气泵即可从除菌膜的背面得到浓度为35%的氧气。在操作压力为0.03公斤/平方厘米，产气量为100毫升/秒，可供一人呼吸之用。
本发明的透氮富氧膜法供氧系统，由于膜片薄，阻力小，选择性高可以大大节约能源，简化设备。可以广泛用于炼钢吹氧，锅炉助燃，生物发酵，内燃机助燃，保健医疗的人工呼吸以及纯氧制备等方面。
权利要求
1.一种透氮富氧膜法供氧系统，其特征是以空气为原料气，使氨气透过膜而富集氧气的膜过程，
2.按权利要求1所述的供氧系统，其特征是制造这种膜的材料是聚乙二醇与醋酸乙烯脂的共聚物，二者的克分子比为0.001-0.99，可用浸渍法或动力形成法制膜，制膜液的浓度为1-5000微克/升，操作压力为0-30公斤/平方厘米，温度为2-90℃，膜干燥后含水率为0-5%，
3.按权利要求1所述的供氧系统，其特征是膜的多孔支撑体材料是醋酸纤维素，甲基纤维素，乙基纤维素，聚砜，聚脂，聚乙烯醇，聚氨脂，聚酰胺，芳香聚酰胺，聚偏氯乙烯等。它们的厚度为5-1000微米，孔径是0.01-25微米，支撑体形状是平板状或中空纤维状，
4.按权利要求1所述的供氧系统，包括了由鼓风机，或引风机，或抽气机组成的空气供气设备。
全文摘要
本发明的透氮富氧膜法供氧系统，其原理是用膜的选择功能使氮气透过而富集氧气。由于透氮富氧膜相当薄，孔径较大，选择效果好，这就减少了空气流动的阻力，节约了能源，大大简化了供氧系统的辅助设备。本系统可以广泛用于炼钢吹氧，锅炉助燃，生物发酵，内燃机助燃，保健医疗的人工呼吸以及纯氧制备等方面。
文档编号C01B13/02GK1045706SQ89101660
公开日1990年10月3日 申请日期1989年3月18日 优先权日1989年3月18日
发明者王英, 杨绮联 申请人:王英, 杨绮联