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渗透汽化技术(PV)的应用
杨丽琴、阴秋萍
摘要:综述了渗透汽化膜传递理论研究的现状叙述了渗透汽化膜分离技术的基本原理及传质过程的机理,叙述了渗透汽化过程的进展,叙述了渗透汽化分离水中微量有机物及其在化工生产上的应用进行了介绍关键词:渗透汽化;传递理论;原理;膜组件;脱水膜;应用
1引言
渗透汽化pervaporatio
简称PV是一种新型膜分离技术。该技术用于液体混合物的分离其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。它特别适用于蒸馏法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离具有明显的技术上和经济上的优势还可以同生物及化学反应耦合将反应生成物不断脱除使反应转化率明显提高。所以渗透汽化技术在石油化工、医药、食品、环保等工业领域中具有广阔的应用前景及市场。它是目前处于开发期和发展期的技术国际学术界的专家们称之为21世纪最有前途的高技术之一。
2渗透汽化膜分离技术
21基本原理
渗透汽化是利用致密高聚物膜对液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同实现组分分离的一种膜过程如图11所示。液体混合物原料经加热器加热到一定温度后在常压下送入膜分离器与膜接触在膜的下游侧用抽真空或载气吹扫的方法维持低压。渗透物组分在膜两侧的蒸汽分压差或化学位梯度的作用下透过膜并在膜的下游侧汽化被冷凝成液体而除去。不能透过膜的截留物流出膜分离器。
22PV膜过程的特点
1PV最突出的特点是分离系数大,单级即可达到很高的分离效果;2PV分离过程不受组分汽.液平衡的限制,适用于精馏等传统方法难以分离的近沸物和恒沸物的分离;
f3PV过程中透过物虽有相变,但因透过量较少,汽化与随后的冷凝所需能量不大;4便于放大及与其它过程耦合或集成;5能耗低,一般比恒沸精馏法节能1/2~1/3。
23渗透汽化过程传递机理
PV是同时包括传质和传热的复杂过程,对于其传递过程机理的描述有多种模型,许多研究者提出了很多理论和数学模型,如不可逆热力学模型No
EquilibriumThermoDy
amicModel、微孔模型FmelyPommModel、优先吸附一毛细管流模型Prefere
tialSorptio
CapillaryFlowModel、溶解扩散模型Solmio
Diffusio
Model等,其中以溶解扩散模型来描述PV传质过程的最为普遍。一般认为PV全过程分为三步,其示意图如图12所示。
1液体混合物在膜表面的选择性吸附,此过程与分离组分和膜材料的热力学r
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