文档介绍：渗透汽化
渗透汽化(pervaporation,即permeation-
vaporation,简称PV) ,最先由 Kober于本世纪初提
出,是近年来发展比较迅速的一种膜技术,它是利用
膜对液体混合物中各组份的溶解性不同,及各组份在
膜中的扩散速度不同从而得以达到分离目的。原则上
适用于一切液体混合物的分离,具有一次性分离度
高、设备简单、无污染、低能耗等优点,尤其是对于
共沸或近沸的混合体系的分离、纯化具有特别的优
势,是最有希望取代精馏过程的膜分离技术。
渗透汽化原理
渗透汽化池
渗余液
料液
冷凝器
加热器
膜
真空泵
渗透液
渗透汽化是一个既有质量又有热量通过膜的
传递过程,离开膜的物料温度和浓度都与原加
入料液不同。渗透汽化一般用均质膜或复合
膜,起分离作用的活性层为表面极薄的均质
膜,分离机理通常用溶解-扩散模型来描述。
苯-环己烷的渗透汽化与气液平
衡分离比较
透过
液中
苯浓
度,
wt% 气液平衡线
1
1
PE, A型,25°C
PE, B型,35°C
PE, B型,拉伸
35°C
CA/PPN-50, 74°C
0 料液中苯浓度,wt% 1
渗透汽化分类-真空渗透汽化
膜透过侧用真空泵抽真空,以造成膜两侧
组分的分压差,该法简单,传质推动力大,
适合实验室操作。
液
透余液
料液
渗透液
汽
渗透汽化分类-热渗透汽化
通过料液侧加热或透过侧冷凝的方
法,形成膜两侧组分的蒸汽压差,
传质推动力比真空渗透汽化小,工
业上常与真空渗透汽化联合使用。
料液液
透余液
冷凝器
加热器
汽
渗透液
渗透汽化分类-不凝性载气吹
扫渗透汽化
用不凝性载气吹扫膜的透过侧,带
走渗透组分,吹扫气冷凝回收透过
组分,载气循环使用,若不需回收
透过组分,载气可直接放空。
料液液
透余液
加热器冷凝器
汽
渗透液
不凝性载气循环
渗透汽化分类-可凝性载气吹
扫渗透汽化
当透过组分与水不互溶时,可用低压水蒸汽为吹扫气,冷凝后水
与透过组分分层,水进行蒸发重新使用。该法适用于从水中脱除
低浓度有机溶剂。此外,当透过组分在水中有一定的溶解度是
时,可将透过物冷凝分相,含溶剂的水循环回入料液槽;也可采
用两个冷凝器对透过液进行部分冷凝以提高透过组分的浓度。
料液液
透余液
分离器
加热器
冷凝器
汽
蒸发器渗透液
可凝性载气循环
渗透汽化分类-载体促进渗透
汽化
为了增加透过组分的传质速率和选择性,将载体固定
在渗透汽化膜的自由端,待分离组分在膜表面与载体发生
选择性络合反应,于膜内形成络合物,由于载体被链固
定,络合物在平衡位置上振动,使络合态的待分离组分转
移到第二个未发生络合的载体,形成新的络合物,依此类
推,直至待分离组分传递到膜的另一侧而被分离出来。这
种渗透汽化主要在膜上作了改进,流程可以是上述的任何
一种,甚至可用液体进行夹带,推动力除了分压差外,还
有浓度差,分离选择性较高。
渗透汽化的应用
•自1982 年生产无水乙醇的PV 工业装置在巴西
建成投产以来,至今在世界上已经建立了100
多套PV 的工业装置,90%是GFT 公司提供的
膜和技术;
•浙江大学也建成了110m2,年产无水酒精500吨
的工业装置;
•清华大学也完成了完成苯脱水、C6 溶剂油脱
水的中试,并已在广州建成处理量为2000 吨/
年异丙醇脱水装置,将含异丙醇89%(wt)的
%(wt)
应用领域-水/有机液体系的分离
包括有机溶剂(如乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、丁醇、
二氧六环、四氢呋喃、甘油等)中少量水份的脱除,和水
中少量有机液(如三氯甲烷、二氯乙烷)的去除。前者
一般采用分子中带有亲水性基团、又经轻度交联的高分
子或聚电解质形成的水优先透过膜(如交联聚乙烯醇
膜、磺化聚乙烯膜等);后者则采用疏水性高分子形成
的有机液优先透过膜(如硅橡胶、聚酯膜等)。最近几
年来,在水中脱除少量有机物方面取得了较大进展,特
别用于食品和饮料工业中回收和浓缩芳香物质方面,进
行了大量的研究和应用的探索,取得了新的进展,为PV
技术开辟了新的应用领域。