膜分离是一项新兴的高效分离技术。膜分离过程是被分离混合物在一定的推动力如压差、浓差、电位差等作用下,通过传递介质膜,进行分离的过程。渗透汽化pervaporatioio
,PV是一种新型膜分离技术,它利用膜对液体混合物中组分的溶解扩散性能的不同来实现分离。它过程简单,操作方便,能耗低,在恒沸物、沸点相近混合物和异构体的分离上相对于精馏等传统分离方法具有其独特的优越性;对含有少量水的有机溶剂或混合溶剂脱水以及含有少量有机污染物的废水的处理也有明显的技术、设备和经济方面的优势。作为一项方兴未艾的新技术,渗透汽化技术正受到越来越广泛的关注和研究,它在石化、食品、环保等方面具有的广阔酌应用前景,正得到不断的开发和利用。渗透蒸发渗透汽化是有相变的膜渗透过程。渗透蒸发是在膜的下游侧减压,组分在膜两侧蒸汽压差的推动下,首先选择性地溶解在膜的料液表面,再扩散透过膜,最后在膜的透过侧表面气化、解吸。渗透蒸发可使含量极低的溶质透过膜,达到与大量溶剂分离的目的。显然,用渗透蒸发技术分离液体混合物,特别是恒沸物、近沸物,具有过程简单、操作方便、效率高、能耗低和无污染等优点。
一、实验目的与内容
1理解渗透蒸发的分离原理。2掌握渗透蒸发分离乙醇水的操作方法。
3研究影响渗透蒸发分离性能的主要因素及其影响规律。
二、实验原理
当液体温合物在一张高分子膜的表面流动时,膜在高分子所含官能团的作用下对混合物中各组分产生吸附作用,使得组分进入膜表面该步骤称为溶解过程。膜的另一侧抽真空或者用惰性气体吹扫,在浓度梯度作用下,组分透过膜从料液侧迁移到真空侧该步骤称为扩散过程,解吸并冷凝后得到透过产品。整个传质过程中液体在膜中的溶解和扩散占重要地位,而透过侧的蒸发传质阻力相对小得多,通常可以忽略不计,因此该过程主要受控于溶解及扩散步骤。由于不同组分在膜中的溶解和扩散速度不同,使得优先透过组分在真空侧得到富集,而难透过组分在料液侧得到富集。这便是渗透汽化的基本原理,其流程如图12-1所示。
f液体混合物原料被加热到一定温度后,在常压下送入膜分离器,在膜的下游侧用抽真空的方法维持低压。渗透物组分在膜两侧的蒸汽分压差(或化学位梯度)的推动下透过膜,并在膜的下游侧汽化,进而被冷凝成液体而除去。不能透过膜的截留物从膜的上游侧流出分离器。整个传质过程中渗透物组分在膜中的溶解和扩散占重要地位,而透过侧的蒸发传质阻r