在水处理系统中,人们通常重点关注盐分、颗粒物、微生物及有机物等指标。然而,对于高纯水、超纯水和精密工业用水而言,水中“看不见”的溶解气体——特别是二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)及微气泡——同样是影响水质稳定性、设备寿命和产品品质的重要变量。
在反渗透(RO)、EDI、电力锅炉补给水、制药纯化水、半导体超纯水等系统中,脱气膜通过高效、密闭的气液传质方式,为水中溶解气体提供精准控制方案。其发展历程,也反映了水处理技术从大型塔器的粗放除气,向小型化、低能耗、自动化的精密控气不断演进。

脱气膜是什么:从“过滤杂质”到“气液传质”
脱气膜并不是传统意义上的过滤膜。RO膜、超滤膜等主要依靠压力与孔径截留盐分、颗粒物或大分子物质;而脱气膜的核心功能,是通过气液传质作用,将水中已经溶解的气体分离出去。
脱气膜通常以中空纤维膜接触器的形式应用。组件内部封装大量细小的中空纤维膜丝,液体在膜的一侧流动,真空或吹扫气体位于另一侧。膜将水相与气相物理隔开,在两侧气体分压差的驱动下,水中的CO₂、O₂等气体跨越膜壁,进入气相侧并被带走。
这一过程具有几个关键特点:
▲气液两相不直接混合,有助于降低外部污染和二次污染风险;
▲中空纤维结构提供较大的气液接触面积,使设备可在紧凑体积内实现高效传质;
▲可通过真空度、吹扫气、流量及水温等参数调节效果,便于系统化控制;
▲适合与RO、EDI、仪表及自动控制系统集成,满足连续化、自动化运行需求。
因此,脱气膜的价值并不仅在于膜材料本身,更在于其构建了一个稳定、高效且可控的气液传质界面。
为什么要去除CO2、O2和微气泡
不同气体及微气泡对工业系统的影响并不相同,但都可能成为制程稳定性的“隐形风险”。
CO₂:增加EDI负荷,影响高纯水稳定性
RO产水中仍可能残留一定量的CO₂。进入后端EDI系统后,CO₂会增加阴离子处理负担,影响产水电阻率,并可能引起pH值及水质稳定性波动。对于电子、制药等对水质指标要求严格的行业,CO₂控制不足可能直接影响终端用水品质。因此,在典型的高纯水工艺中,脱气膜常被设置在RO与EDI之间,用于降低CO₂负荷。
O₂:加速腐蚀与氧化风险
溶解氧是锅炉、热力设备及管道腐蚀的重要诱因;在半导体制造中,过量O₂可能增加晶圆表面氧化缺陷风险;在食品饮料行业,氧气则可能加速产品氧化变质,影响风味、色泽和保质期。脱气膜可通过物理方式实现高效除氧,减少化学除氧剂依赖,并降低设备腐蚀及产品氧化风险。
微气泡:影响精密制造与检测可靠性
水中微气泡看似微小,却可能干扰喷墨打印图案完整性、精密涂布均匀性、显影液稳定性、精密清洗洁净度及分析仪器数据准确性。在精密制造中,微气泡可能造成针孔、色差、表面缺陷,甚至影响产品良率。脱气膜兼具脱气与脱泡能力,为高端制造工艺液提供更稳定的基础条件。
技术演进:从大型塔器到膜接触器
1、传统脱气时代:能实现,但不够高效和精密
在脱气膜出现前,工业脱气主要依赖脱碳塔、真空脱气塔及热力除氧等方式。
●脱碳塔:通过曝气或气体置换去除CO₂,但设备庞大,需要持续鼓风,能耗相对较高。
●真空脱气塔:通过降低压力来降低气体溶解度,但真空系统复杂,且开放式结构存在引入杂质的风险。
●热力除氧:通过加热使气体逸出,除氧效果较好,但能耗高、运行成本高,适用工况相对有限。
这些传统方式的共同痛点在于:占地面积大、能耗高、系统复杂,且开放式接触设计不利于高纯水系统的洁净化与稳定化运行。
2、中空纤维膜:推动设备微型化与集成化
中空纤维膜技术的出现,使大量膜丝可被封装在一个紧凑组件内,从而在有限空间中形成高效传质界面。过去需要大型塔器完成的脱气过程,逐渐可以通过模块化膜组件实现。
随着疏水微孔膜技术的发展,膜接触器进一步成熟。水相受到膜结构阻隔,而气体可在分压差驱动下跨膜迁移;气液无需直接接触,即可实现高效传质。这使脱气过程更加清洁、节能、可控。
3、高纯水系统推动脱气膜商业化
高纯水和超纯水需求的增长,是脱气膜规模化应用的重要推动力。在典型工艺中:
RO → 脱气膜 → EDI → 混床/抛光装置 → 高电阻率纯水
RO能够有效去除多数离子及杂质,但对CO₂等溶解气体的去除相对有限。脱气膜位于RO与EDI之间,可有效降低CO₂浓度,减轻EDI阴离子处理负荷,帮助系统稳定输出高电阻率纯水。在这一工艺链中,脱气膜已不只是单一功能设备,而是连接“前序除盐”与“后序精处理”的关键节点。
法规与标准:推动水处理走向稳定、可验证与少药剂
法规和行业标准通常不会直接规定必须使用脱气膜,但其对水质稳定性、过程可追溯性、自动化控制及污染风险管理的要求,正在间接推动膜法脱气技术的应用。
脱气膜的技术特征与行业需求高度契合:
| 行业要求 | 脱气膜的应用价值 |
| 水质长期稳定 | 精准控制CO₂、O₂等溶解气体,降低水质波动 |
| 过程可验证 | 易于配置传感器、流量计及自动控制系统,实现数据记录与追溯 |
| 安全与自动化 | 密闭化运行,减少污染风险,便于自动化监测与联锁 |
| 减少药剂使用 | 可通过物理方式脱除气体,降低部分化学除氧剂使用需求 |
对于制药、半导体、食品饮料等行业而言,脱气膜有助于提升系统一致性和工艺可验证性,更好地适应高标准生产管理要求。
核心应用市场:高纯水系统的品质保障单元
RO后、EDI前脱除CO₂:这是脱气膜最具代表性的应用场景之一。通过在RO与EDI之间设置脱气膜单元,可显著降低CO₂对EDI的干扰,减轻EDI模块负荷,提高产水电阻率稳定性。
半导体超纯水制备:半导体制造对超纯水中的电阻率、溶解氧、颗粒物和微气泡控制要求严格。脱气膜可用于控制CO₂、O₂及微气泡含量,减少水质波动及晶圆表面氧化等工艺风险。
制药纯化水系统:在制药纯化水、注射用水相关系统中,水质稳定性、微生物风险控制及系统验证能力尤为重要。脱气膜可帮助降低EDI系统波动、稳定产水指标,并支持GMP及药典相关要求的实施。
锅炉补给水高效除氧:锅炉补给水和冷凝水中的溶解氧会加速锅炉、管道及热力设备腐蚀。脱气膜可在较低温度下实现物理除氧,作为传统化学除氧方式的替代或补充,降低设备维护压力和药剂使用成本。
食品饮料行业:啤酒、果汁、调味品等产品对氧化较为敏感。通过去除原料水或工艺液中的溶解氧,可减少氧化反应,帮助维持产品风味和色泽稳定性,并延长保质周期。
精密制造与新能源超纯水:在喷墨打印、精密涂布、显影、光伏硅片切割、锂电池制造等场景中,微气泡和溶解气体可能直接影响工艺稳定性和产品良率。脱气膜可降低针孔、色差、涂布不均等问题,为高端制造提供更可靠的用水保障。
市场格局:组件能力与系统集成缺一不可
据相关市场预测数据,全球膜接触器市场规模预计将从2022年的2.71亿美元增长至2023年的2.90亿美元,并在2028年达到约3.94亿美元,2023—2028年复合增长率约为6.3%。从产业链角度看,脱气膜行业涉及:
✦原膜材料供应;
✦膜接触器组件制造;
✦水处理系统设计与集成;
✦终端工业应用与运维服务。
国际市场中,Liqui-Cel、DIC SEPAREL等品牌在电子、高纯水及工业脱气领域具有较高市场认知度。与此同时,国产厂商正从光伏、锂电、制药、实验室超纯水等细分市场加速切入。对于国产脱气膜而言,未来竞争重点不仅是价格,更在于持续证明以下能力:
✧脱气效率;
✧抗润湿性能;
✧低析出与洁净度控制;
✧长期运行稳定性;
✧对复杂工况的适应能力。
值得关注的是,脱气膜的实际应用效果并不完全取决于组件本身。其安装位置、真空度控制、流量选型、水温、管路设计以及与后端系统的匹配,都会影响最终脱气效果。因此,高纯水工程公司、EDI系统商及水处理集成商,往往是推动技术落地的重要枢纽。
未来趋势:从脱气膜走向气体管理平台
脱气膜技术正在从单一“除气设备”,向更综合的气体管理解决方案演进。
1、从“达到标准”转向“长期稳定达标”
用户关注点正从一次性水质达标,进一步转向长期连续运行中的稳定性和可靠性。对于高纯水系统而言,减少波动本身就是重要价值。
2、材料升级与可靠性提升
未来膜材料将持续向更强疏水性、更高气体通量、更低析出物及更强抗污染能力发展,以适应高纯度、复杂介质和严苛运行环境。
3、模块化Skid一体化交付
市场需求正由单一膜组件转向一体化脱气单元,即“膜组件+泵+仪表+控制系统”的模块化Skid设备。该模式可减少现场安装与调试工作,为客户提供更便捷的交付和运维体验。
4、从“脱气”到“控气”
脱气膜的应用边界正在拓宽。除去除CO₂、O₂和微气泡外,未来还可用于加CO₂、加氮、氨氮回收、贵重气体回收、工业废水处理及复杂工艺液体气体调控等领域。脱气膜将不再仅仅承担“去除气体”的功能,而可能成为精密制造和工业水处理系统中的气体管理平台。
脱气膜的发展史,是水处理从粗放除气走向精密控气的过程。过去,人们依赖大型塔器让水与空气直接接触,以实现气体去除;如今,中空纤维膜接触器通过密闭、紧凑、低能耗的方式,使溶解气体在可控条件下跨膜迁移,为高端水处理系统提供稳定支持。
对于高纯水、超纯水、EDI、锅炉补给水及制药纯化水系统而言,除了盐分、电导率和颗粒物,还应关注水中的CO₂、O₂及微气泡。因为许多看似难以解释的水质波动、设备腐蚀或制程缺陷,问题往往就藏在这些“看不见的气体”之中。
|
重新定义纯水/超纯水系统
泰坦纯源(www.dpflow.cn)是上海泰坦科技旗下子公司,专注于纯水与超纯水领域。坚持技术自主创新,关键传感器(电阻率仪 / TOC在线检测器 / 压力传感器等)全栈自研,产品资质齐全,从研发、生产到验证全链路保障。致力于以智能大通量、高可靠、高性价比的纯水解决方案。重新定义行业标准,赋能全球科研与检测。
实验纯水超纯水系统 | Edison中央水处理系统 | 进口纯水系统兼容耗材
热线:021-61279908 邮箱:info@dpflow.cn 媒体平台:纯源Deepflow(全网同名) |
欢迎关注,了解更多 |

