水里所含的氣體，在日常經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中是很常見的事情，比如礦泉水會(huì)冒泡、河水里會(huì)有溶解氧?？墒窃诠I(yè)生產(chǎn)這個(gè)場(chǎng)景里，液體里所“藏”著的溶解氣體，往往會(huì)把產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備腐蝕以及工藝失控這些問題引出來。為了能夠把這個(gè)隱患進(jìn)行有效處理，脫氣膜正是被選用來專門去解決這一類問題的關(guān)鍵裝置。

一、溶解氣體：工業(yè)生產(chǎn)中的隱形威脅

液體當(dāng)中會(huì)溶解多種氣體，常見的包括氧氣O?、二氧化碳CO?、氨氣NH?、氮?dú)釴?等。在日常生活方面，這些氣體基本無害，但是在工業(yè)場(chǎng)景當(dāng)中，它們會(huì)帶來一系列較為嚴(yán)重的麻煩：

半導(dǎo)體制造：在超純水里哪怕存在微量的溶解氧O?，也會(huì)把硅片表面的狀態(tài)引向氧化，從而對(duì)芯片良率造成影響；

鍋爐系統(tǒng)：給水中的溶解氧會(huì)去腐蝕鍋爐管道，使設(shè)備壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)爆管事故；

油墨印刷：油墨里出現(xiàn)的氣泡會(huì)導(dǎo)致印刷當(dāng)中出現(xiàn)斷線、色差，進(jìn)而造成大量廢品；

制藥用水：溶解氣體會(huì)對(duì)注射液的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，存在安全方面的隱患；

廢水處理：高氨氮廢水如果不進(jìn)行處理就直接排放，就會(huì)違反環(huán)保法規(guī)。

要把液體中的溶解氣體進(jìn)行精準(zhǔn)并且高效的去除，這是多個(gè)行業(yè)共同面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。脫氣膜，正是用來應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)的現(xiàn)代化解決方案。

二、脫氣膜的定義：一種氣液分離裝置

脫氣膜也就是 Degassing Membrane，也常被稱作膜脫氣組件，它是一種運(yùn)用膜分離技術(shù)，把液體中溶解的氣體進(jìn)行選擇性分離并且去除的裝置。

和過濾膜不同，脫氣膜并不負(fù)責(zé)去過濾固體顆粒，它所承擔(dān)的工作重心是“氣液分離”這件事，也就是把氣體分子穿過膜壁讓它們逸出，同時(shí)把液體完整保留下來。

三、核心原理：亨利定律 + 分壓差驅(qū)動(dòng)

脫氣膜的工作機(jī)理，是在下面兩個(gè)物理學(xué)基礎(chǔ)之上來開展的：

3.1 亨利定律

亨利定律指出：在一定溫度下，氣體在液體中的溶解量，會(huì)和這個(gè)氣體在液面上方的分壓成正比。簡單來說，就是氣體分壓越低，液體中所能保持的溶解氣體就越少。

這就意味著，只要把膜的一側(cè)構(gòu)建成低壓環(huán)境（真空），液體里原先溶解著的氣體就會(huì)有“逃逸”的驅(qū)動(dòng)力。

3.2 分壓差驅(qū)動(dòng)遷移

在脫氣膜組件內(nèi)部，液體會(huì)在膜絲的內(nèi)腔進(jìn)行流動(dòng)，膜絲外側(cè)則連接真空泵來維持低壓狀態(tài)。因?yàn)槟?nèi)外之間存在明顯的氣體分壓差，溶解在液體當(dāng)中的氣體分子就會(huì)穿過膜壁上的微孔，朝著低壓側(cè)遷移并且被抽走；而液體分子由于表面張力的作用不會(huì)穿透疏水性微孔，就會(huì)被完整保留在膜絲的內(nèi)腔當(dāng)中。

這個(gè)過程不需要去進(jìn)行加熱，也不需要去投加化學(xué)藥劑，僅僅依靠物理上的壓差就可以把高效脫氣這個(gè)目的得以實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)構(gòu)解析：中空纖維膜是核心

脫氣膜組件當(dāng)中的核心部件，是成千上萬根細(xì)到接近發(fā)絲的中空纖維膜絲。

膜絲的關(guān)鍵特性：

疏水性：膜壁材料像聚丙烯PP、聚甲基戊烯PMP天然具有疏水特性，液體無法把微孔潤濕并穿透，氣體則可以自由通過；

高比表面積：成千上萬根細(xì)絲并排，從而提供很大的氣液接觸面積，傳質(zhì)效率相較于傳統(tǒng)鼓泡塔會(huì)得到進(jìn)一步的提升；

微孔結(jié)構(gòu)：孔徑通常位于 0.03–0.1 微米這個(gè)范圍，氣體分子可以通過，而液體分子會(huì)被截留。

五、脫氣膜 vs 傳統(tǒng)脫氣方式

在脫氣膜出現(xiàn)之前，工業(yè)上常用下面這些方式去除溶解氣體：

和傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比，脫氣膜的核心優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在下面這些方面：

高效：可以把溶解氧降到 1 ppb 以下，脫氣率可以達(dá)到 99.99%；

節(jié)能：能耗相較于傳統(tǒng)真空脫氣塔大約降低 35%；

緊湊：占地面積可以減少大約 60%；

潔凈：全過程沒有化學(xué)添加，不會(huì)去改變液體本身的成分。

六、小結(jié)

脫氣膜是一種以中空纖維膜為核心，并且依靠分壓差來驅(qū)動(dòng)氣體遷移的氣液分離裝置。它的應(yīng)用，讓工業(yè)脫氣從“粗放處理”逐步過渡到“精密控制”，溶解氧的殘余量可以被穩(wěn)定控制在 ppb 級(jí)別，從而去契合半導(dǎo)體、制藥、熱力以及環(huán)保等高精度行業(yè)的嚴(yán)格要求。

下一期，會(huì)對(duì)脫氣膜的使用方法進(jìn)行詳細(xì)介紹：包括如何選型、如何安裝、如何維護(hù)，幫助工程師以及采購人員可以快速上手。