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滲透蒸發
鎖定
滲透蒸發,又稱滲透汽化(Pervaporation,簡稱PV),包括蒸氣滲透(Vapour Permeation,簡稱VP)是用於液(氣)體混合物分離的一種新型膜技術
[1]
。它是在液體混合物中組分蒸氣分壓差的推動下,利用組分通過緻密膜溶解和擴散速度的不同實現分離的過程,其突出的優點是能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取和吸收等傳統方法難以完成的分離任務。
滲透蒸發技術在石油化工、醫藥、食品和環境保護等工業領域中具有廣闊的應用前景及市場,是一種符合可持續發展戰略的“清潔工藝”,不僅本身具有少污染或零污染的優點,而且可以從體系中回收污染物。
- 中文名
- 滲透蒸發
- 外文名
- Pervaporation
- 簡 稱
- PV
- 機 理
- 溶解度及擴散速度
滲透蒸發定義
滲透蒸發(pervaporation,PV)是在膜的滲透邊側形成真空,以膜的前後兩側的化學位差為推動力伴隨着相變,由膜選擇吸附及在膜中滲透速率不同而進行分離。
本質原因:料液中各組分在膜中的溶解度和擴散速度存在差異。
分離推動力:組分在膜兩側的蒸汽壓差。分壓差越大,推動力越大。儘可能提高膜兩側的蒸汽壓差。
實現方法:提高膜上游蒸汽分壓;降低膜下游的蒸汽分壓。
滲透蒸發技術優勢
(1)可分離近沸點、恆沸點的有機混合物
(2)有機溶劑中微量水的脱出、廢水中少量有機物污染物的分離或水溶液中高價值的有機物的回收
(3)屬於“清潔工藝”,本身具有污染少或零污染的優勢,適合於食品,醫藥環保,領域
滲透蒸發原理
(1) 溶解一擴散一脱附的過程
(3) 組分在膜中的溶解度的差別越大,膜的選擇性就越高
(4) 組分在蒸汽壓的推動下,從膜的一側遷移到另一側
(5) 真空側的液體組分在減壓下全部氣化
(6) 脱附過程對膜的選擇性影響不大
(7) 滲透蒸發使混合物中含量較少的組分氣化
滲透蒸發滲透蒸發膜
滲透蒸發膜的要求
(1)好的機械強度
(2)化學穩定性
(3)高的選擇性
(4)透過性
滲透蒸發膜分離
a)按結構分:均質膜、非對稱膜、複合膜
b)按基本分離體系分:優先透水膜、優先透有機物膜和有機物分離膜
c)膜材料:有機高分子膜、無機膜和有機/無極複合膜
d)膜形態:玻璃態膜、橡膠態膜和離子型聚合膜
滲透蒸發膜材料
親水膜材料:
(1)聚乙烯醇
(2)聚丙烯酸
(3)聚丙烯腈
(4)殼聚糖類和高分子電解質
(5) 聚乙烯接枝丙烯酸
(6) 磺化聚乙烯等
親油性膜材料:
(1)硅橡膠
(2)聚烯烴
(3)聚醚一酰胺
滲透蒸發膜材料選擇原則
a)溶解度參數法
b)滲透物與膜間的作用力:偶極力,色散力,氫鍵及立體效應。
c)溶液中組分化學性質相似的成分:按分子尺寸大小分離
滲透蒸發應用
1)液體有機物脱水(乙醇脱水)
2)水中脱除有機物(酒中脱醇)
3)有機物/有機物分離
a .芳烴與脂肪族化合物分離(苯與環已烷)
b .不同脂肪族化合物的分離(異癸烷與環
已烷的分離)
c .直鏈烷烴與烯烴(戊烷與戊烯)
d . 從碳氫化合物中分離出含氯碳氫化合物
(環已烷與氯仿)
e . 異構體之間的分離
4)蒸汽滲透
滲透蒸發缺陷
造價高
更換費用貴
膜表面結垢