渗透蒸发

渗透蒸发

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定义

渗透蒸发(pervaporation,PV)是在膜的渗透边侧形成真空,以膜的前后两侧的化学位差为推动力伴随着相变,由膜选择吸附及在膜中渗透速率不同而进行分离。

本质原因:料液中各组分在膜中的溶解度和扩散速度存在差异。

分离推动力:组分在膜两侧的蒸汽压差。分压差越大,推动力越大。尽可能提高膜两侧的蒸汽压差。

实现方法:提高膜上游蒸汽分压;降低膜下游的蒸汽分压。

技术优势

(1)可分离近沸点、恒沸点的有机混合物

(2)有机溶剂中微量水的脱出、废水中少量有机物污染物的分离或水溶液中高价值的有机物的回收

(3)属于“清洁工艺”,本身具有污染少或零污染的优势,适合于食品,医药环保,领域

原理

(1) 溶解一扩散一脱附的过程

(2) 渗透蒸发所用的膜是一种致密、无孔的高分子膜

(3) 组分在膜中的溶解度的差别越大,膜的选择性就越高

(4) 组分在蒸汽压的推动下,从膜的一侧迁移到另一侧

(5) 真空侧的液体组分在减压下全部气化

(6) 脱附过程对膜的选择性影响不大

(7) 渗透蒸发使混合物中含量较少的组分气化

渗透蒸发膜

膜的要求

(1)好的机械强度

(2)化学稳定性

(3)高的选择性

(4)透过性

膜分离

a)按结构分:均质膜、非对称膜、复合膜

b)按基本分离体系分:优先透水膜、优先透有机物膜和有机物分离膜

c)膜材料:有机高分子膜、无机膜和有机/无极复合膜

d)膜形态:玻璃态膜、橡胶态膜和离子型聚合膜

膜材料

亲水膜材料:

(1)聚乙烯醇

(2)聚丙烯酸

(3)聚丙烯腈

(4)壳聚糖类和高分子电解质

(5) 聚乙烯接枝丙烯酸

(6) 磺化聚乙烯等

亲油性膜材料:

(1)硅橡胶

(2)聚烯烃

(3)聚醚一酰胺

膜材料选择原则

a)溶解度参数法

b)渗透物与膜间的作用力:偶极力,色散力,氢键及立体效应。

c)溶液中组分化学性质相似的成分:按分子尺寸大小分离

应用

1)液体有机物脱水(乙醇脱水)

2)水中脱除有机物(酒中脱醇)

3)有机物/有机物分离

a .芳烃与脂肪族化合物分离(苯与环已烷)

b .不同脂肪族化合物的分离(异癸烷与环

已烷的分离)

c .直链烷烃与烯烃(戊烷与戊烯)

d . 从碳氢化合物中分离出含氯碳氢化合物

(环已烷与氯仿)

e . 异构体之间的分离

4)蒸汽渗透

缺陷

造价高

更换费用贵

膜表面结垢

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