力相对要小得多,通常可以忽略不计,因此该过程主要受溶解及扩散步骤控制。衡量渗透蒸发过程的主要指标是分离因子(α)和渗透通量(J)。分离因子定义为两组分在透过液中的组成比与原料液中组成比的比值,它反映了膜对组分的选择透过性。渗透通量定义为单位膜面积上单位时间内透过的组分质量,它反映了组分透过膜的速率。分离因子与渗透通量的计算方法为:
yA×1xAxA×1yA
wA×tgm2h1
α
J
xA1xA22xA1实验前原料液浓度,xA2实验结束时原料液浓度,yA透过液
原料液浓度xA
浓度,w透过液质量(g)A膜的有效传质面积m2,△t操作时间,,xA原料液浓度。
三、实验装置与流程
⒈实验装置本实验设备的膜室有效面积为3846mm2,透过侧的真空由真空泵抽吸形成,最小压力可达到绝压2KPa,膜室的操作温度为室温至90℃。⒉实验流程
f图12-2渗透蒸发实验装置及流程示意图1原料罐2液位3加热棒4料罐温度5转子流量计
6料泵7放液阀8膜室压力计9温度计10膜组件11取样瓶12冷井13真空计14真空表15缓冲罐16真空泵
实验装置及流程如图12-2所示。装置中主要由原料罐1,进料泵,膜组件,取样瓶,缓冲罐及真空泵等组成。
四、实验方法
1在原料罐中配置一定浓度的原料液(本实验采用95酒精),使液面达到液位计的23高度以上,以免电加热器干烧损坏;将膜装入膜室,拧紧螺栓;调整料液温度至适当值,开启料液加热器,打开进料泵,开始循环料液,使料液温度和浓度趋于均匀。2用气相色谱仪测定原料液浓度(xA1)。3将渗透液收集管用电子天平称重后(w1),装入冷阱中,再安装到管路上,打开真空管路并检漏。4当料液温度恒定后,开启真空泵,打开真空管路阀门,观察系统的真空情况;待真空管路的压力达到预定值后,装上液氮冷却装置,开始进行渗透蒸发实验,同时读取开始时间,料液温度、渗透侧压力、料液流量等数据。5达到预定的实验时间后,关掉真空泵,立即取下冷凝管,塞好塞子(质量为w2),放在室温条件下,待产品融化后,擦净冷凝管外壁上的冷凝小水滴,称重(w3),实验结束。后,用气相色谱法检测原料液浓度(xA2)和透过液浓度(yA)
6
打开真空泵前缓冲罐下的放空阀,关闭真空泵,关闭进料泵,结束实验。
五、报告内容
比较不同进料温度、组成、膜下游侧真空度等对膜分离性能的影响,并对结果进行分析。
f六、思考题
1.阅读参考文献,回答什么是浓差极化?有什么危害?有r