渗透汽化方法在食品工业中的应用
渗透气化分离技术
渗透气化分离技术渗透气化分离技术是一种利用膜分离原理进行气体分离的技术。
它通过将气体分子通过膜的渗透和气体分子的化学反应来实现气体分离。
渗透气化分离技术具有高效、节能、环保等优点，因此在工业生产和环境保护等领域得到了广泛应用。
渗透气化分离技术的原理是利用膜的渗透性和选择性来实现气体分离。
膜的渗透性是指气体分子在膜上的渗透速率，而选择性是指膜对不同气体分子的选择性。
渗透气化分离技术的膜材料通常是聚合物、无机材料和复合材料等。
这些材料具有不同的渗透性和选择性，可以根据不同的气体分子进行选择。
渗透气化分离技术的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 工业生产领域。
渗透气化分离技术可以用于气体分离、纯化和回收等方面。
例如，可以将二氧化碳从天然气中分离出来，用于石油化工和食品工业等领域。
2. 环境保护领域。
渗透气化分离技术可以用于废气处理和污水处理等方面。
例如，可以将废气中的有害气体分离出来，减少对环境的污染。
3. 医疗领域。
渗透气化分离技术可以用于呼吸机和人工肺等医疗设备中。
例如，可以将氧气和二氧化碳分离出来，提高呼吸机的效率和安全性。
渗透气化分离技术具有高效、节能、环保等优点，但也存在一些问题。
例如，膜的选择性和稳定性需要进一步提高，膜的制备成本较高，膜的寿命较短等。
因此，需要进一步研究和发展渗透气化分离技术，提高其应用效果和经济效益。
总之，渗透气化分离技术是一种非常重要的气体分离技术，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和发展，相信渗透气化分离技术将会得到更广泛的应用和推广。
渗透汽化论文(渗透汽化膜分离技术的进展及应用)
渗透汽化膜分离技术的进展及应用摘要: 综述了渗透汽化膜传递理论研究的现状, 分析了各种模型的特点, 并就渗透汽化膜传递理论的研究方向提出了建议。
叙述了渗透汽化过程的新进展,并着重介绍了它在石化中的四方面应用,即(1) 有机溶剂及混合溶剂的脱水；(2) 废水处理及溶剂回收；(3) 有机混合物的分离；(4) 化学反应过程中溶剂的脱水。
关键词: 渗透汽化；传递理论；模型；膜组件；脱水膜前言渗透汽化(Pervaporation, 简称PV ) 是用于液体混合物分离的一种新型膜技术。
自80年代以来, 渗透汽化技术得到了很大的发展, 目前世界范围内有100 多套工业装置。
然而, 渗透汽化膜分离的机理由于涉及到渗透物和膜的结构和性质, 渗透物组分之间、渗透物与膜之间复杂的相互作用, 涉及到化学、化工、材料、非晶态物理、统计学等学科的交叉, 研究工作的难度较大, 认识也不够深入。
也提出了几种描述渗透汽化膜传递机理的模型, 其中主要有溶解扩散膜型和孔流模型[1]。
膜技术作为一种高新技术,近30 多年来获得了极为迅速的发展，已在石油化工、海运、冶金、电子、轻工、纺织、食品、医疗卫生、生化制药、环保、航天等领域内广泛应用，形成了独立的新兴技术产业。
据专家断言:“今后，谁掌握了膜技术,谁就掌握了石油化工技术的未来”。
1 渗透汽化过程传递机理1.1 溶解扩散模型溶解扩散模型认为PV 传质过程分为三步: 渗透物小分子在进料侧膜面溶解(吸附) ; 在活度梯度的作用下扩散过膜; 在透过侧膜面解吸(汽化)。
在PV 的典型操作条件下, 第三步速度很快, 对整个传质过程影响不大。
而第一步的溶解过程和第二步的扩散过程不仅取决于高聚物膜的性质和状态, 还和渗透物分子的性质、渗透物分子之间及渗透物分子和高聚物材料之间的相互作用密切相关。
因而溶解扩散模型最终归结到对第一步和第二步, 即渗透物小分子在膜中的溶解过程和扩散过程的描述。
一般研究者都认为PV 过程的溶解过程达到了平衡[2]。
渗透气化技术
易地排出系统，膜后侧气体的流动阻力尽量小。
2.要求真空度高，对系统的密封材料要求较高 3.组件设计上可以不考虑料液流速的变化。
渗透汽化的装置
1.板框式组件
目前应用最为广 泛的渗透汽化膜 组件。
渗透汽化的装置
2.螺旋卷式膜组件
渗透汽化的装置
3.中空纤维式膜组 件
尽管已经广泛地用于
反渗透和气体分离等 膜过程中，但其在渗 透汽化过程的应用还 不普遍。
渗透汽化的装置
4.管式膜组件
应用
1.无水乙醇和燃 料乙醇的生产 恒沸物的分离是 渗透气化最能发 挥优势的领域。 其中无水乙醇的 生产时渗透汽化 脱水的典型
应用
2.异丙醇脱水
异丙醇是常用的有机溶剂和原料。目前，异丙醇脱水时除乙 醇脱水外，渗透渗透汽化过程主要的应用。
应用
3.苯中微 量水的脱 除 苯是重要 的化工原 料，在其 应用过程 中，许多 情况下需 将苯中的 微量水脱 至 0.005% 以下。
醇、醚混合物的分 离主要是甲醇/甲 基叔丁基醚和乙醇 /乙基叔丁基醚的 分离。
6.过程简单，操作方便
渗透汽化的操作模式
渗透汽化的推动力是组分在膜两侧的蒸汽分压差，分压差越 大，推动力越大，传质分离所需的膜面积就越小。一般采取 加热料液的方法来提高组分在膜上游侧的蒸汽分压，由于液 体压力变化对蒸汽压的影响不太敏感，料液侧通常采用常压
操作方式。可以采取以下几种方法来降低组分在膜下游侧的
渗透气化的特点
渗透汽化过程中最突出的优点是： 1.能够以较低的能耗实现蒸馏、萃取和吸收等传统分离方法难以 实现的分离任务。 2.高效，选择合适的膜，单级就能达到很高的分离度。 3.不引入其他溶剂，产品不会受到二次污染。
渗透蒸馏、渗透汽化、分子蒸馏的异同
渗透蒸馏、渗透汽化、分子蒸馏的异同渗透蒸馏,又称为等温膜蒸馏,是基于渗透与蒸馏概念而开发的一种渗透过程与蒸馏过程耦合的新型膜分离技术,它具有一般膜分离技术投资省、能耗低的优点,同时又能在常温常压下使被处理物料实现高倍浓缩,克服常规分离技术所引起的被处理物料的热损失与机械损失,特别适合处理热敏性物料及对剪应力敏感性物料,从而使渗透蒸馏在食品、医药及生化领域展示出广阔的应用前景。
分子蒸馏亦称短程蒸馏，其应用能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的问题。
分子蒸馏是一种特殊的液—液分离技术，依据分子运动平均自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离。
分子蒸馏进行时，液体混合物被加热，能量足够的分子逸出液面，轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程较小，若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，轻分子达到冷凝面后被冷凝，从而使其不断逸出；重分子达不到冷凝面，很快趋于动态平衡，这样就将混合物分离了。
分子蒸馏技术的主要特点是其操作是在远低于沸点温度和很低的压强下进行操作的。
渗透汽化是以混合物中组分蒸汽压差为推动力，依靠各组分在膜中的溶解与扩散速率不同的性质来实现混合物分离的过程。
渗透汽化装置包括预热器、膜分离器、冷凝器和真空泵等四个主要设备。
料液进入渗透汽化膜分离器后，在膜两侧蒸汽压差的驱动下，扩散快的组分较多透过膜进入膜后侧，经冷凝后达到分离目的。
从诞生时间上说，渗透蒸馏、渗透汽化、分子蒸馏这三种技术均是新型的蒸馏分离技术，其中的分子蒸馏技术甚至是一项较新的尚未广泛应用于工业化生产的分离技术。
其基本原理都是将沸点不同的液体气化从而达到液-液分离的目的，并利用了表面化学的原理，利用膜分离技术，增大了蒸馏分离的效率和分离出物质的纯度，节约了能源，提高了生产效率。
但是，这三种蒸馏技术也是有其独特特点和适用范围的。
一、渗透蒸馏过程及其特点渗透蒸馏是指被处理物料中易挥发性组分选择性的透过疏水性的膜,在膜的另一侧被脱除剂吸收的膜分离操作,在通常情况下,被处理物料与脱除剂均为水溶液,渗透蒸馏过程能够顺利进行是由于被处理物料中的易挥发组分在疏水膜的两侧存在渗透活度差,被处理液中的易挥发组分在疏水膜两侧的渗透活度相等,即蒸汽压力差不再存在时,则渗透蒸馏过程将停止进行。
pdms渗透汽化膜的工业应用
pdms渗透汽化膜的工业应用PDMS渗透汽化膜（PDMS pervaporation membrane）是一种高效的分离膜，广泛应用于工业领域。
它由聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）制成，具有优异的渗透性能和稳定性，因此在许多工业过程中发挥着重要的作用。
PDMS渗透汽化膜的工业应用非常广泛，其中之一是在石油和化工行业中的石油精炼过程中。
在石油精炼过程中，原油中含有不同种类的杂质，如硫化物、氮化物和氧化物等。
这些杂质会降低石油产品的质量和价值，因此需要进行分离和去除。
PDMS渗透汽化膜通过其独特的渗透性能，可以有效地将这些杂质从原油中分离出来。
具体而言，当将原油与PDMS渗透汽化膜接触时，原油中的杂质会通过膜的微孔和多孔结构渗透到膜的另一侧，而纯净的原油则通过膜的渗透孔隙传输出来。
通过这种分离过程，可以将原油中的杂质有效地去除，从而提高石油产品的质量。
PDMS渗透汽化膜还被广泛应用于食品和饮料工业中的分离和浓缩过程中。
例如，在果汁生产过程中，经过榨取的果汁中含有大量的水分和杂质。
通过使用PDMS渗透汽化膜，可以将果汁中的水分和杂质分离出来，从而得到浓缩的果汁。
这不仅可以提高果汁的品质和口感，还可以减少运输和储存的成本。
PDMS渗透汽化膜还广泛应用于环境保护领域。
例如，在废水处理过程中，废水中含有大量的有机物和污染物。
通过使用PDMS渗透汽化膜，可以将废水中的有机物和污染物分离出来，从而得到净化的水。
这对于保护环境、减少水污染具有重要意义。
PDMS渗透汽化膜在工业应用中发挥着重要的作用。
它可以在石油精炼、食品和饮料生产以及环境保护等领域中进行分离和浓缩。
通过其优异的渗透性能和稳定性，PDMS渗透汽化膜为工业过程提供了一种高效、可靠的分离技术，促进了工业的发展和进步。
渗透汽化膜工作原理
渗透汽化膜工作原理
渗透汽化膜是一种介于反渗透和微滤之间的膜分离技术，具有选择性高、能耗低、易于操作等特点，能除去水中的离子、细菌和生物大分子，在食品加工领域得到了广泛的应用。
其基本工作原理是：当半透膜两侧溶液中的溶质分子在半透膜两侧都存在时，溶液中的部分溶剂分子可以穿过半透膜而在膜内扩散。
当溶质分子通过半透膜时，一部分溶剂分子会扩散到溶质内，并溶解在溶质内，称为扩散作用。
而渗透液中的部分溶剂分子会穿过半透膜而到达半透膜外，称为渗透作用。
当半透膜两侧的溶液中有某种溶质存在时，半透膜将这个溶质吸收到溶液中，称为扩散作用。
由于渗透和扩散作用的存在，在渗透汽化过程中，使水中的离子、分子、小分子和生物大分子通过半透膜向另一端扩散。
因此渗透汽化可去除水中的有机物、色素、微生物和细菌等。
同时利用渗透汽化可分离出大量的可溶性盐和溶解性糖。
对盐浓度较高或较低的溶液来说，渗透汽化能分离出大量盐。
在一定的压力下，水分子能够透过半透膜而进入溶液中。
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渗透汽化膜技术及其应用
渗透汽化膜技术及其应用李继定;杨正;金夏阳;房满权;李祥;郑冬菊【摘要】膜分离技术是当代化工领域的高新技术。
由于它是解决人类面临的能源、资源、环境等重大问题的新技术，所以近30多年来取得了极为迅速的发展。
渗透汽化膜分离技术是一种新型膜分离技术，是典型的节能技术和清洁生产技术。
用于恒沸体系分离，与传统的恒沸蒸馏和萃取精馏相比，节能1/3~1/2，运行费节约至少50%。
本文介绍了国内外渗透汽化脱水膜工业应用情况，并重点介绍了渗透汽化汽油脱硫膜、透甲醇膜、透乙醇膜、透碳酸二甲酯膜、芳烃/烷烃分离膜研究进展及其应用的可能性。
%Membrane separation technology is contemporarily a high and new technology in chemical engineering. It has been consequently developed rapidly in recent 30 years due to the availability of solving many serious problems,such as energy,resources and environment. Membrane separation technology of pervaporation as a novel separation technology is typically energy-saving and cleaner-production technology. Compared to the conventional azeotropicdis-tillation and extractive distillation applied to azeotropicsystems,pervaporation process could lead to an energy saving of 1/3~1/2 and decrease operating costs even no less than 50%. The industrial applications of the pervaporation dehydration over the world are introduced,and re-search progresses and industrial feasibilities of several pervaporation membranes are shown in this paper,which cover gasoline desulfurization membranes,methanol and ethanolpermselec-tivemembranes,dimerthyl carbonate/methanol and arene/alkane separation membranes.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】6页(P46-51)【关键词】渗透汽化;膜技术;分离;节能【作者】李继定;杨正;金夏阳;房满权;李祥;郑冬菊【作者单位】清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084;清华大学化工系膜技术工程研究中心，北京100084【正文语种】中文【中图分类】TQ028膜分离技术是当代化工领域的高新技术。
(完整word版)渗透汽化技术
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（pervaporation，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2. 1 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1—1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。
2. 2 PV膜过程的特点(1）PV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；（2) PV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;(3) PV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。
化工实验-渗透气化实验讲义
化工实验：渗透汽化实验讲义一. 简单介绍渗透蒸发（简称PV）是近年来发展起来的一种新的膜分离技术，利用膜对液体混合物中各组分的溶解与扩散性能的不同来实现其分离的膜过程。
该过程伴有组分的相变过程。
渗透蒸发是一种无污染，低能耗的膜分离过程具有广泛的应用前景。
1：用亲水膜或荷电膜对醇类或其他有机溶剂进行脱水，典型的应用是处理生化发酵液，处理共沸精馏的液体。
2：利用憎水膜去除水中少量有机物，如卤代烃、酚类等，以及对石油工业中的烃类等有机物质的分离，各种同分异构体的分离。
3：用于有机合成，如对于酯化反应。
由于反应本身是可逆的，在反应物和产物之间有平衡关系，通常为得到更多的反应产物常常加入廉价的反应物质，使平衡向产物移动，提高产率，这牵涉了很多的问题如反应物大量消耗等，若采用渗透蒸发在反应的同时连续的把产物中的水除去，就可以使平衡向右移动，得到更多的产物，这在工业应用中意义重大。
总之:渗透蒸发在分离过程不受汽液平衡的限制,对共沸物系，沸点相近物质、同分异构体混合物、受热易分解物质以及水中微量有机物质的脱除等方面具有独特的优势。
与传统的分离过程相比，它具有高选择性，低消耗，为物理分离机制，操作灵活，不需要额外的添加剂以及易于放大，无污染的等优点.实验原理利用膜对液体混合物中各组分的溶解与扩散性能的不同来实现其分离的膜过程；该过程伴有组分的相变过程。
传质模型：1: 渗透蒸发的串联阻力模型渗透蒸发传质过程主要包括：1:渗透组分首先由料液主体扩散至膜的上游侧料液与膜的界面;2:渗透组分吸附在膜的表面；3:渗透组分扩散通过膜至膜的下游4:透组分在渗透侧脱吸为气相；5:渗透组分由气-膜界面扩散至气相主体（浓度或者压力）。
2:溶解扩散模型Binning 等首先将溶解扩散模型用来描述渗透蒸发过程,并得到了广泛认可. 根据溶解扩散模型,渗透蒸发过程分为以下3 个步骤:1:组分在膜上游侧的溶解;2:组分在膜中的扩散;3:组分在膜下游侧的解吸. 需要注意的是,膜中浓度分布取决于膜的溶胀.溶解扩散模型假设过程温度和压力恒定,膜上(下) 游侧表面溶解(解吸) 过程均达到热力学平衡,过程的推动力为活度梯度或浓度梯度.二、渗透蒸发膜渗透蒸发膜是整个PV过程的关键部分，所以目前国内外的研究大部分都集中在PV膜的开发上面。
渗透汽化膜
渗透汽化膜渗透汽化膜是一种新型的分离膜技术，主要用于分离溶液中的溶质和溶剂。
该技术基于渗透原理，通过对溶液进行增压处理，使其在膜表面形成薄膜，当薄膜中的溶质与溶剂达到平衡时，溶质就能通过膜表面释放出来，实现分离和浓缩效果。
渗透汽化膜的主要特点是可以分离高粘度、高含固体、高含有机物的液体，同时能够节能、环保、成本低廉。
在工业中应用广泛，主要用于污水处理、化工、食品加工等领域。
以下介绍该技术的原理、应用、优势以及发展趋势。
渗透汽化膜技术的原理渗透汽化膜技术基于渗透原理，通过利用膜的微小孔隙来实现分离和浓缩效果。
当溶液在膜表面形成薄膜时，溶质分子将随着溶剂分子一同被压入膜孔隙中，并在膜内部和膜表面之间形成浓度差。
由于渗透膜孔隙的限制作用，溶质分子难以穿过孔隙，而溶剂分子可以通过膜的微孔，渗透到膜孔的另一侧。
随着不断的溶剂通量，膜表面的浓度差增大，最终形成浓缩液和淡化液的两个区域。
在渗透汽化膜中，通过对淡化液进行脱压处理，使其从膜孔中释放出来，实现溶液中溶质分离的效果。
渗透汽化膜技术的应用渗透汽化膜技术在工业中应用广泛，主要应用于以下领域：1. 污水处理。
渗透汽化膜可以用于处理含有色素、脂肪、蛋白质等高浓度有机物的污水，具有高效、低能耗、易于操作、占地面积小等优点。
2. 化工。
渗透汽化膜可以用于处理液态化工原料和产品中的杂质，如有机溶剂、酸碱性废水等，具有高效、低能耗、占地面积小等优势。
3. 食品加工。
渗透汽化膜可以用于提取高浓度果汁、浓缩牛奶等，具有节能、环保、操作简便、成本低等优点。
渗透汽化膜技术的优势渗透汽化膜技术相比传统分离技术，具有以下优点：1. 高效。
渗透汽化膜的分离效率高，可以分离高浓度、高粘度、高含固体等液体，同时可以快速、高效地进行浓缩和分离。
2. 节能。
渗透汽化膜技术所需的能量较低，且可以回收部分能量，能够降低生产成本。
3. 环保。
渗透汽化膜技术对环境的影响较小，可以有效地减少有害废物排放量，符合现代化企业环保要求。
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浅谈渗透汽化膜技术及其在白酒中的应用前景
浅谈渗透汽化膜技术及其在白酒中的应用前景作者：李天宇，常宝来源：《现代食品》 2019年第16期◎ 李天宇，常?宝（贵州茅台酒股份有限公司，贵州?遵义?564501）Li Tianyu, Chang?Bao(Kweichow Moutai Co., Ltd., Zunyi?564501, China)摘?要：膜技术是多个学科相互交叉、渗透的技术，其在酿酒行业中有着相当广泛的应用。
本文介绍了渗透汽化膜技术及其在白酒中的应用研究，并结合其技术特点，分析了其在白酒生产中的应用前景。
关键词：渗透汽化膜技术；酿酒；白酒行业Abstract：Membrane technology was an interdisciplinary and penetrating subject, which was widely used in the brewing industry. In this paper, pervaporation membrane technology was introduced, the application and research on Liquor were summarized. And on this basis, combined with the technical characteristics of pervaporation film, its application prospect in Liquor production was analyzed.Key words：Pervaporation membrane technology; Liquor-making; Liquor-making industry中图分类号：TQ028.8膜技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，能满足现代工业对节能降耗、低品位原材料再利用和环境治理与保护等重大需求，成为实施可持续发展战略的重要组成部分。
渗透膜技术在食品工业方面的应用
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[详细讲解]渗透汽化膜分离实验
![[详细讲解]渗透汽化膜分离实验](https://img.taocdn.com/s3/m/b29ca12d86c24028915f804d2b160b4e767f8160.png)
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(pervaporatioion，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。
利用渗透汽化法经济地获得高浓度乙醇
利用渗透汽化法经济地获得高浓度乙醇作者：袁红霞王明召来源：《中国教育技术装备》2011年第30期摘要介绍用渗透汽化法从乙醇-水混合物中获得高浓度乙醇的基本原理，以及膜材料和一种实际工业装置，供一线教师用作高中化学教学材料。
关键词高中化学；教学材料；渗透汽化；分离；乙醇中图分类号：G633.8 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2011)30-0108-02Obtain High Concentration Ethanol Economically by Means of Pervaporation//Yuan Hongxia, Wang MingzhaoAbstract This paper，as a teaching material for senior school chemistry, introduces the basic principle, membrane materials and an industrial device of pervaporation method to obtain high concentration ethanol from water-ethanol mixture.Key words senior school chemistry; teaching material; pervaporation; separation; ethanol Author’s address Institute of Chemistry, Beijing Normal University, Beijing, China 100875乙醇（俗称酒精）是人们日常生活常见的物质。
它不仅是一种饮料，而且是一种绿色燃料，从某种意义上说更是一种战略物资。
世界上乙醇的应用比例为燃料66%，食用14%，工业溶剂11%，化工9%[1]。
乙醇工业生产方法分为发酵法和合成法两大类。
渗透汽化方法在食品工业中的应用
渗透汽化(Pervaporation，简称PV)是指被分离物透过膜时，在膜两侧组分的蒸气分压差的作用下，液体混合物部分的蒸发，从而达到分离目的的一种膜分离方法。
其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取和吸收等传统方法难以完成的分离任务[1]。
该技术可以广泛应用于石油、化工、环保、生物制药等众多工业生产领域内，并逐步应用于食品加工工业，对酒类脱醇、芳香物质的回收等具有很好的效果。
1渗透汽化的特点及在食品工业中的优势渗透汽化的分离过程分为三步：渗透物小分子在进料侧膜表面溶解；在化学位梯度的作用下从料液侧穿过膜扩散到膜的透过侧；在透过侧膜表面解吸。
它具有高效；耗能低；过程简单；无污染；适应性强；便于放大、耦合和集成等特点，适用于有机溶剂脱水；水中少量有机溶剂的脱除及有机混合物的分离[1]。
在食品工业中渗透汽化技术用于从水体系中提取或除去有机物，包括从发酵液中提取有机物，从果汁中提取芳香物质，从酒类饮料中去除乙醇以及从食品加工产生的废水中回收溶剂或除去有机污染等。
在食品和饮料工业的产品中，芳香物质的含量是非常重要的指标，直接关系到产品的口味和消费者的认可。
这些芳香物质包括醇类、酯类、醛类和一些碳氢化合物等[2]。
从饮料中回收和浓缩芳香物质的传统蒸馏法不可避免的会造成产物变质。
而渗透汽化技术可以在很大程度上避免这个问题。
另外，将渗透汽化应用在乙醇生产中，一方面可以与发酵过程进行耦合，消除产品抑制作用，实现连续发酵，另一方面可以取代蒸馏过程，大幅度降低提纯过程的能耗。
因此，将渗透汽化技术应用于食品加工过程具有很好的前景。
2渗透汽化在乙醇发酵中的应用发酵法制备的乙醇不仅可以用于生产白酒、米酒、果酒等酒类或中间产物应用于食品工业，还可以发展为一种燃料的替代能源，缓解能源危机和减轻环境渗透汽化方法在食品工业中的应用由涛，陈龙祥，张庆文，张继民，洪厚胜（南京工业大学材料化学工程国家重点实验室，江苏南京210009）摘要：渗透汽化作为一种新型的膜分离技术，用于食品加工中有机物质的分离具有明显的技术上和经济上的优势。
渗透汽化法浓缩丁醇的研究
渗透汽化法浓缩丁醇的研究罗建泉1、2 伊守亮1、2 苏仪1 万印华1＊（1.中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京 100080；2.中国科学院研究生院，北京 100049）摘要：本文采用渗透汽化膜分离技术，以模型发酵液（丙酮、丁醇、乙醇混合溶液，ABE）为研究对象，首先研究了不同膜材料及膜厚的渗透汽化膜对丁醇的透过性能，筛选出丁醇通量和选择性俱佳的渗透汽化膜。
在此基础上，进一步考察了操作条件，如温度、真空度、错流速度、丁醇浓度等对丁醇浓缩效果的影响。
关键字：渗透汽化；丁醇；ABE丁醇不仅是重要的有机化工原料，还是一种新型的生物燃料，它可通过微生物发酵法和化工合成法生产。
随着近年来石油价格的飞速上涨，加之石油资源的日益紧缺，发酵法生产丁醇日益受到各国的关注。
然而发酵法生产丁醇过程中，获得的发酵产物为丙酮、丁醇、乙醇三者的混合物（ABE），且其总浓度很低（一般仅为10~20 g·L-1）[1]，因此，能否采用经济节能的方法将发酵液中的丁醇高效分离浓缩是发酵生产丁醇的关键。
传统的醇-水分离工艺，如恒沸精馏和萃取蒸馏等分离过程不仅能耗成本高，而且往往需使用对人体有害的物质如共沸剂等。
而渗透汽化(PV)法单级分离效率高，操作简单且能耗低，无污染，易与其它技术耦合，因此具有良好的应用前景。
国内对渗透汽化的研究大多集中在对乙醇/水的分离及其发酵分离耦合，但关于渗透汽化对丁醇/水的分离研究较少，胡龙飞等[2,3]曾利用改性壳聚糖渗透汽化膜对浓度为80~92%的叔丁醇溶液进行了脱水研究。
本文采用渗透汽化膜分离技术，以模型发酵液（ABE溶液）为研究对象，比较了不同渗透汽化膜的分离性能，系统地研究了各种因素对其分离效果的影响，以期为渗透汽化法分离ABE发酵液的进一步研究和应用提供实验依据及技术基础。
1 实验部分1.1实验材料实验所用渗透汽化膜为实验室自制，分别由107胶（北京有机化工厂）和TSE3032（日本东芝公司）制备而成，主要成分为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。
渗透汽化和蒸汽渗透技术的研究_应用现状及发展
图 5 1975 年到 1999 年间在美国授权的有关 PV 和 V P 的专利数图
2 渗透汽化的研究及应用
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 GF T 公司提供的膜和技 术 (现属 Sulzer Chemtech 公司) ,多数用于有机溶剂 的脱水 ,其中 24 套用于乙醇脱水 ,16 套用于异丙醇 脱水 ,其余的用于进行酯类 、醚类及其它有机溶剂脱 水 ,装置的产量大多在 1 500～10 000 t/ a ,也有几套 年产 4～5 万 t 的装置. 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 ,现从 4 个方面对 PV 的应用进行总结. 2. 1 有机溶剂脱水
第 23 卷 第 4 期 2003 年 8 月
膜 科 学 与 技 术 MEMBRAN E SCIENCE AND TECHNOLO GY
文章编号 :1007 - 8924 (2003) 04 - 0103 - 07
Vo1. 23 No. 4 Aug. 2003
渗透汽化和蒸汽渗透技术的研究 、应用现状及发展
芳香族化合物 :如苯 、甲苯 、苯酚等. 胺类 :如三乙胺 、吡啶 、苯胺等. 酯类 :如乙酸甲酯 、乙酸乙酯和乙酸丁酯等. 醚类 :如甲基叔丁基醚 (M TB E) 、乙基叔丁基醚 (B TB E) 、二异丙基醚 (D IPE) 、四氢呋喃 ( THF) 和二
第 4 期
陈 镇等 : 渗透汽化和蒸汽渗透技术的研究 、应用现状及发展
文和专利的情况 ,新的研究和应用领域等方面来说 明其技术的状况和应用潜力 、未来发展趋势和前景.
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体混合物 部分 的蒸发 ， 而达 到分离 目的的一种膜 分 从
离方法 。其 突出 的优点 是能够 以低 的能耗 实现蒸馏 、
萃取和 吸收等传统方法 难 以完成 的分离任 务… 。该 技
术可 以广 泛应用于石油 、 Ｔ 、 保 、 化＿ 环 生物制 药等众 多
工业 生产领 域 内 ， 并逐 步应 用 于食 品加工 工业 ， 酒 对 类脱醇 、 香物质的回收等具 有很好 的效果 。 芳
总结 渗 透 汽 化 技 术 用 于食 品 工业 的 特 点 和 优 势 ， 述 渗 透 汽 化 在 不 同酒 类 生 产 和 风 味 物 质提 取 中的 作 用 ， 其 在 食 综 及
品芳香物质回收 中的应 用现状 。对渗透汽化技 术在食品工业 中的发展趋 势进行展望。
关键词 ： 透汽化 ； 品 ； 酵； 用 渗 食 发 应
１ 渗透 汽化 的特点及在食 品工业中的优 势 渗透汽化 的分离过程分 为三步 ： 渗透 物小分 子在 进料侧膜表 面溶解 ； 在化 学位梯度 的作用下从 料 液侧
穿过膜扩散 到膜 的透过侧 ； 在透 过侧膜表 面解吸 。它
面可以与发酵过 程进行耦合 ， 消除产 品抑制作用 ， 实现
连续发酵 ， 另一方 面可 以取代蒸馏过程 ， 大幅度降低提
纯过程 的能耗 。因此 ，将渗透汽化技术应用于食品加
业 的产 品中 ， 芳香物质 的含量是非常重要 的指标 ， 直接
关 系到产 品的 口味和消 费者 的认可 。这些芳香物质包 括 醇类 、 酯类 、 类和一些碳 氢化合物 等Ｉ 醛 。从饮 料 中
回收和浓 缩芳 香物 质 的传统 蒸馏 法不 可避 免的会 造
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渗 透汽 化 （ｅｖｐ ｒｔ ｎ 简 称 Ｐ ） 指被 分 离 物 Ｐ ｒａｏａ ｏ ， ｉ Ｖ是 透过膜 时 ，在膜两侧组 分 的蒸气 分压差 的作用下 ， 液
工业 中渗透 汽化技 术 用于从 水体 系 中提取 或除 去有 机 物 ， 括从发 酵液中提取有机物 ， 包 从果 汁中提取芳香 物质， 从酒类饮 料 中去 除乙醇 以及从食 品加＿ 生 的 丁产 废水 中回收溶剂 或除去有机污染 等。在食 品和饮料工
专 论 题述
食品研究与开发
第１第 期 ２０ １ ０年１ ３ 月 卷
ｌ ９ ＝， ６
渗透汽化方法在食品工业中的应用
由涛 。 陈龙祥 ， 张庆文 。 张继 民。 洪厚胜
（ 南京工业大学 材料化学工程 国家重点 实验室 ， 江苏 南京 ２ ０ ０ ） １０ ９
摘 要 ： 透 汽 化 作 为 一种 新 型 的膜 分 离技 术 ， 于食 品加 工 中有机 物 质 的 分 离具 有 明 显 的技 术上 和 经 济 上 的 优 势 。 渗 用
ｒ ｍｏ ａ ｏ ｒ ａ ｉ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｒ ｍ ｆｏ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ．Ｔ ｅ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｎ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｅｖ ｐ ｒｔｏ ｅ ｖ ｌ ｆ ｏ ｇ ｎｃ ｏ ｏ ｎ ｓ ｆｏ ｏ ｄ ｒｃ ｓ ｉ ｇ ｈ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ａ ｄ ａ ｖ ｎａ ｅ ｆ ｐ ｒ ａ ｏ ａｉｎ ｃ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎｆ ｏ ｎ ｕｓｒ ｒ ｕ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｏ ｄ ｉ ｄ ｔｙ ａｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ Ｔｈ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｅ ｖ ｐｏａｉ ｎ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｌｑ ｏ ｒ ｄ ｃｉｎ ａ ｄ ｉ ｒ ｅ ． ｅａ ｐ ｉａ ｉ ｆｐ ｒ ａ ｒ ｔ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｕ ｒｐ ｏ ｕ ｔｏ ｎ ｏ ｏ ｆ
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