渗透汽化膜分离项目简介
渗透汽化膜分离原理
渗透汽化膜分离原理渗透汽化膜分离是一种利用溶液中不同组分的气体透过选择性渗透膜的原理进行分离的方法。
该原理基于气体在溶液中的溶解性差异，通过渗透膜的选择性作用，使得气体分子能够透过膜的孔隙，而其他溶质无法通过，从而实现对气体的高效分离。
渗透汽化膜分离的基本原理可以用扩散理论和膜的选择性两个方面来解释。
首先，根据扩散理论，溶液中不同组分的气体分子会因其在溶液中的溶解度不同而产生浓度梯度。
在渗透汽化膜分离过程中，当一侧气体分子在膜表面发生蒸发过程时，气体分子会进入膜材的孔隙中，并在膜材内部扩散，然后从另一侧膜表面释放出来。
由于气体组分在溶液中的溶解度不同，故气体分子在膜材内部的扩散速率也不同，从而导致了气体的分离。
其次，渗透汽化膜分离中的膜选择性是实现气体分离的关键。
渗透膜通常由聚合物、无机材料或陶瓷等制成，其特点是具有一定的孔隙结构和选择性，可用于选择性分离不同大小和性质的气体分子。
渗透膜的选择性主要是通过孔隙结构的大小和形状以及膜表面的相互作用来实现的。
一般而言，渗透膜的孔隙尺寸很小，可以实现对较小分子的选择性分离。
渗透汽化膜分离的分离效果主要取决于以下几个因素：1. 温度：渗透汽化膜分离过程中，提高温度可以增加溶液中气体分子的扩散速率，从而加速分离过程。
2. 压力差：增加两侧膜表面的压力差可以增强气体分子在膜内的扩散速度，进而提高分离效率。
3. 膜材料：渗透膜的选择性和分离效率与膜材料的孔隙结构、孔隙大小以及膜表面的相互作用相关。
选择适合的膜材料可以提高分离效果。
4. 溶液浓度和气体浓度：溶液浓度和气体浓度对渗透汽化膜分离过程有一定的影响。
一般来说，较低浓度的溶液和气体浓度有助于提高分离效率。
总结来说，渗透汽化膜分离是一种基于气体在溶液中的溶解度不同而利用渗透膜的选择性进行分离的方法。
该方法利用气体分子在膜内扩散的速率差异，通过温度、压力差、膜材料以及溶液浓度和气体浓度等因素的调控，实现对气体的高效分离。
渗透汽化膜技术及其应用
渗透汽化膜技术及其应用
渗透汽化膜技术是一种有效的用于分离气体的新技术，它可以将气体分离成不同的组分，使气体的组成更加纯净，有利于节约能源、改善空气质量和环境保护等方面。
渗透汽化膜技术是一种新型的气体分离技术，它可以将气体分离成不同的组分，从而获得更加纯净的组分。
它的原理是利用渗透汽化膜的渗透特性，将混合气体的组分分离出来。
渗透汽化膜的毛细管是由一种可渗透的材料制成的，它可以将混合气体中的组分分离出来，使气体的组成更加纯净。
渗透汽化膜技术具有节能、改善空气质量、环境保护方面的优势。
比如，在燃料气中分离氧气和氮气，可以提高燃料气的燃烧效率，减少燃料消耗，从而节约能源。
此外，渗透汽化膜技术还可以将有害气体从空气中洁净，从而改善空气质量，减少污染。
此外，渗透汽化膜技术还可以用于回收有用气体，从而实现资源循环利用，保护环境。
渗透汽化膜技术广泛应用于工业气体分离、空气净化、燃料气改良等领域。
在石油化工、环保、医药、冶金等行业中，渗透汽化膜技术得到了广泛的应用，为社会的经济发展和环境保护做出了巨大的贡献。
总之，渗透汽化膜技术是一种具有重要意义的分离技术。
它既可以节约能源，又可以改善空气质量，保护环境，并在工业生产中得到广泛应用。
渗透汽化技术简介及在水处理中的应用
渗透汽化技术简介及在水处理中的应用渗透汽化(pervaporation,即 permeation vaporation,简称 PV),最先由Kober于20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分的溶解性不同及各组分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，是最有希望取代精馅过程的膜分离技术。
我国在1984年前后开始对渗透汽化过程进行研究，主要工作集中在优先透水膜的研制与醇水溶液的脱水。
近年来主要开展优先透有机物膜、水中有机物脱除、有机物一有机物分离以及渗透汽化与反应耦合集中过程的研究。
一、渗透汽化的主要形式按照形成膜两侧蒸汽压差的方法，渗透汽化主要有以下几种形式。
(1)减压渗透汽化膜透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧组分的蒸汽压差。
在实验室中若不需收集透过侧物料，用该法最方便。
(2)加热渗透汽化通过料液加热和透过侧冷凝的方法，形成膜两侧组分的蒸汽压差。
一般冷凝和加热费用远小于真空泵的费用，且操作也比较简单，但传质动力比第一类小。
(3)吹扫渗透汽化用载气吹扫膜的透过侧，以带走透过组分，吹扫气需经冷却冷凝，以回收透过组分，载气循环使用。
(4)冷凝渗透汽化当透过组分与水不互溶时，可用低压水蒸气作为吹扫载气，冷凝后水与透过组分分层后，水经蒸发器蒸发重新使用。
渗透汽化与反渗透、超滤及气体分离等膜分离技术的最大区别在于物料透过膜时将产生相变。
因此在操作过程中必须不断加入至少相当于盘过物汽化潜热的热量，才能维持一定的操作温度。
二、渗透汽化的特点(1)分离系数大。
针对不同物系的性质，选用适当的膜材料与制膜方法可以制得分离系数很大的膜，一般可达几十、几百、几千，甚至更高。
因此只用单极即可达到很高的分离效果。
（2）渗透汽化虽以组分的蒸汽压差为推动力，但其分离作用不受组分汽一液平衡的限制，而主要受组分在膜内渗透速率控制。
[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。
渗透汽化膜分离
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 (pervaporation, PV) 是一种新型膜分离技术 , 它利用膜对液体泪 合物中组分的溶解扩散性能的不同来实现分离。
五、研究内容及课题
(1) 测定渗透汽化膜的分离性能 ,包括其分离因 子及通量.对实验所用的膜做出评价。
(2) 改变进料温度或组成、膜后真空度、膜种 类和厚度 , 比较各状况下的分离性能 , 并对 结果进行分析。
(3) 对实验装置流程、膜器的设计、膜的选择以 及膜过程相关领域的研究提出自己的见解。
(4) 自拟课题进行研究。
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,其流程如下图 所示：
二、基本原理
当液体混合物在一张高分子膜的表面流动 时,膜在高分子所含宫能团的作用下对、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 透过品。
纳 600mL 料液 ; (2) 真空泵 : 旋片式 , 极限真空 O.06Pa, 抽气速率
1L/s; (3) U 形管压差计 : 指示液为束 , 量程 O～800mmHg; (4) 超级恒温水浴槽 z 控温精度0.1℃, 温度范围 :
渗透汽化膜分离项目简介
渗透汽化膜分离项目简介膜法有机气体回收项目XXX 技术工程中心2019年11月1. ,概要北京清源洁华膜技术有限公司（以下简称清源洁华）成立于2019年，公司以清华大学膜技术工程研究中心渗透汽化膜等专利技术为基础，从事渗透汽化、汽体渗透、透醇膜、超滤膜、纳滤膜等的研发生产。
清源洁华主要发起人全部毕业于清华大学，分别具有几十年的膜性能研发生产、化工工艺开发设计、化工设备加工制造、化工装置及企业生产管理经验，对国家环境保护工作的紧迫性及膜分离技术的先进性共同认知促成大家走到了一起。
汽体渗透和渗透汽化膜分离技术是近二十年来发展起来的一种高新技术，依据溶解扩散分离原理，依靠有机汽体和空气各组分在膜中的溶解与扩散速度不同的性质来实现分离的新型膜分离技术。
其中膜法有机气体回收是以混合物中组分分压差为分离推动力，有机汽体透过膜、空气不能透过膜。
该技术具有高效、低能耗、操作安全等优点，与传统油汽回收技术相比，具有明显的技术上和经济上的优势。
清源洁华作为清华大学膜技术工程中心生产、实验基地，拥有三项国家发明专利，分别是：一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法；一种渗透汽化汽油脱硫用互穿网络膜的制备方法；二氮杂萘聚醚砜酮类聚合物平板超滤膜及其制备方法等。
2. 项目背景清华大学膜技术工程研究中心深知国际竞争的残酷性和中国人拥有该先进技术自主产权的重要性，是国内最早开展渗透汽化和汽体渗透膜技术研究单位。
在国家的支持下，本研究中心先后承担了国家自然科学基金“七五”重大项目“膜分离与分离膜”、“八五”重点项目“新型膜分离过程的应用基础研究”、“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”研究以及国家“十五”“863”项目“渗透汽化膜材料及其应用”研究，取得了醇、酯、酮脱水等16项小试研究成果和苯脱水、碳六油脱水两项工业中试研究成果。
在渗透汽化膜制备、膜组件设计、膜工艺等方面申请专利10多项，形成了完整的具有我国自主知识产权的专有技术，代表着我国渗透汽化和汽体渗透膜技术的先进水平。
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。
渗透汽化膜分离技术及应用简介
这样，渗透物组分在膜两侧的蒸汽分压差 或化 这样，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 的作用下透过膜， 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。 ，被冷凝成液体而除去。 不能透过膜的截留物流出膜分离器。 不能透过膜的截留物流出膜分离器。 因此， 因此，渗透汽化过程是依靠不同组分在特定聚 合物膜中溶解扩散能力不同，透过速率不同， 合物膜中溶解扩散能力不同，透过速率不同，从而 实现不同组分分离的目的。 实现不同组分分离的目的。
工业技术经济比较
从国际上已投产的工业装置的运行结果表明， 从国际上已投产的工业装置的运行结果表明， 与传统的恒沸蒸馏和萃取精馏相比， 与传统的恒沸蒸馏和萃取精馏相比，采用渗透汽化 技术生产无水乙醇，可使能耗大大降低， 技术生产无水乙醇，可使能耗大大降低，仅为蒸馏 法的1/2-1/3，整个生产装置总投资为传统分离方法 法的 ， 总投资的40%-80%。 总投资的 。 表1是文献中关于渗透汽化法与共沸蒸馏法进 是文献中关于渗透汽化法与共沸蒸馏法进 行乙醇脱水典型操作费用的比较， 行乙醇脱水典型操作费用的比较，从表中可以看出 采用渗透汽化法总能耗为共沸蒸馏法的1/3。 ，采用渗透汽化法总能耗为共沸蒸馏法的 。
Hale Waihona Puke 表2 蓝景异丙醇脱水生产中所需的操作费用比较
项目名称 01 蒸汽消耗 02 电耗 03 设备折旧费 04 膜和密封材料 更换费
数 量 0.12 70度 度
金额（ 金额（元/ 吨） 12 42 60 50 164
备注 0.6MPa蒸汽（100 蒸汽（ 蒸汽 元/吨） 吨 0.6元/度 元度 十年折旧
实例无水乙醇/燃料乙醇的膜生产 工艺
简 介 蓝景无水乙醇 无水酒精 燃料乙醇 燃料酒 蓝景无水乙醇(无水酒精 燃料乙醇,燃料酒 无水酒精,燃料乙醇
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。
—— 1 —1 —。
渗透汽化分离膜
渗透汽化分离膜渗透汽化分离膜是一种重要的膜分离技术，在多个领域具有广泛的应用。
本文将从渗透汽化分离膜的原理、应用范围、发展趋势等方面进行详细介绍。
一、渗透汽化分离膜的原理渗透汽化分离膜是利用膜作为分离屏障，利用物质在膜上的渗透、吸附、扩散等运动特性，实现物质分离的技术。
在渗透汽化分离过程中，被分离物质溶液经过膜进行处理，使其在膜上发生相变，从而实现物质的分离。
渗透汽化分离膜利用分子间的作用力差异，实现对溶液中不同物质的分离。
当溶液经过渗透汽化分离膜时，被分离物质会被膜吸附，并在膜上逐渐蒸发，形成蒸汽。
而溶液中的其它物质则无法被膜吸附，无法蒸发。
通过控制膜的选择性，可以选择性地去除或浓缩某种物质，实现物质的分离。
渗透汽化分离膜的分离效果与多个因素有关，包括温度、压力、膜的材质、膜的厚度等。
温度和压力可以影响溶液中物质的蒸发速率，从而影响分离效果。
膜的材质和厚度决定了分子通过膜的难易程度，也会影响分离效果。
二、渗透汽化分离膜的应用范围渗透汽化分离膜在许多领域具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 离子分离与浓缩：渗透汽化分离膜可以将离子从溶液中分离出来，用于水处理、海水淡化等工艺中。
2. 气体分离与纯化：渗透汽化分离膜可以将混合气体中的某种成分分离出来，用于气体纯化、工业气体分离等领域。
3. 溶液浓缩：渗透汽化分离膜可以通过蒸发水分来浓缩溶液，用于制备高浓度溶液、回收溶剂等。
4. 有机物去除：渗透汽化分离膜可以去除溶液中的有机物，用于废水处理、环境保护等工艺中。
5. 分子筛分：渗透汽化分离膜可以实现对分子大小的筛选，用于分子分离、蛋白质纯化等领域。
6. 气体回收与再利用：渗透汽化分离膜可以将废气中的有用物质回收，用于节能减排、资源回收等工艺中。
三、渗透汽化分离膜的发展趋势渗透汽化分离膜技术在过去几十年中得到了快速发展，并在多个领域取得了重要的应用。
未来，渗透汽化分离膜技术将继续向以下方向发展：1. 提高分离效率：目前的渗透汽化分离膜技术仍存在一些限制，如分离效率较低、膜的稳定性不高等。
渗透汽化膜
渗透汽化膜渗透汽化膜（Permeation Vaporization Membrane）是一种功能性薄膜，具有较高的渗透性和蒸发性能。
它在各种领域中被广泛应用，如化工、环境工程以及能源领域等。
本文将介绍渗透汽化膜的原理、制备方法、应用领域以及未来的发展趋势。
原理渗透汽化膜的原理基于分子扩散作用和蒸发过程。
当混合气体通过膜表面时，组成该混合气体的不同成分的分子将以不同的速率穿过膜，从而实现了组分的分离。
渗透汽化膜通常由聚合物或陶瓷材料制成，其微孔结构可以限制一些分子的通过，从而实现对混合气体的选择性分离。
制备方法渗透汽化膜的制备方法多种多样，常见的包括浸涂法、溶液浇铸法、物理吸附法以及化学修饰法等。
浸涂法浸涂法是较常见的制备渗透汽化膜的方法之一。
首先在基材上涂覆一层聚合物或陶瓷溶液，通过溶液中的溶剂挥发，使得膜材料自然凝聚并固化于基材表面。
溶液浇铸法溶液浇铸法是另一种制备渗透汽化膜的方法。
通过将聚合物或陶瓷溶液均匀浇铸在平面基材上，并通过溶剂的挥发使得溶液固化成膜材料。
物理吸附法物理吸附法通过将活性碳纳米颗粒或其他具有吸附能力的物质散布在基材上，有效地利用吸附材料将混合气体中的特定分子材料吸附在膜表面，实现选择性分离。
化学修饰法化学修饰法是通过在膜表面引入化学气相沉积、离子交换等化学方法，使膜表面具有特定的吸附性质，从而实现对混合气体的选择性分离。
应用领域渗透汽化膜在各个领域中有广泛的应用，以下是其中的几个主要领域。
化工渗透汽化膜在化工领域中被广泛用于混合物的分离和纯化过程。
比如，可以使用渗透汽化膜将水和有机溶剂从混合溶液中分离出来。
此外，它还可以用于气体分离，如氧气和氮气的分离。
环境工程在环境工程领域，渗透汽化膜可用于水处理和废水处理过程中的浓缩和分离，以及饮用水和废水回收等方面。
能源领域在能源领域，渗透汽化膜可用于氢气的制备和分离以及碳捕获等过程中。
此外，它还可以在燃料电池和气体分离装置等设备中发挥重要作用。
渗透汽化膜分离过程的研究和应用
渗透汽化膜分离过程的研究和应用近年来，随着科学技术的不断发展，一种具有重要意义的分离技术渗透汽化膜分离技术逐渐受到研究人员的关注。
它具有低能耗、操作简便、相对于其它分离技术而言成本低廉等诸多优点，因此已经广泛应用于工业和生物领域，用于气体分离、溶质分离、混合物精炼和加工等。
本文主要针对渗透汽化膜分离技术的原理、研究进展和近期应用进行综述，以期为其他研究者提供参考。
一、渗透汽化膜分离技术的原理渗透汽化膜分离技术是一种基于渗透差与膜选择性的分离技术。
它是利用渗透膜的尺度梯度与流体的渗透特性及膜选择性，在流体中形成一个渗透压梯度，并利用该梯度使重要物质通过膜体向两侧流动，实现对混合物的分离。
其原理可总结如下：（1）渗透膜是由一层薄型导体膜材料构成的具有显著渗透特性的半透膜，它的渗透特性与长度尺度有关。
（2）流体从渗透膜的顶部气体穿透渗透到底部液体中，形成一个渗透压梯度，使有效组分往两侧流动，从而实现对混合物的分离。
（3）渗透膜分离技术可以达到渗透精度较高的分离要求，并具有低能耗、操作简便等优点。
二、渗透汽化膜分离技术的研究进展近年来，渗透汽化膜分离技术的研究进展迅猛。
无论是在基础理论研究方面，还是在应用技术研究方面，都取得了令人满意的进展。
（1）在基础理论研究方面，主要包括：（a）研究膜尺度梯度渗透压梯度和动力学特性；（b）研究膜材料吸附和结晶特性；（c）研究膜催化剂和膜反应机制；（d）研究膜的渗透特性，如渗透系数和通透系数；（e）研究膜的选择性，如膜的选择性和抗渗透性；（f）研究操作条件，如温度、压力和流量等。
（2）在应用技术研究方面，主要包括：（a）研究膜分离系统的稳定性，如膜的渗透性能随操作条件的变化；（b）研究复合膜、磁性膜及其他复合膜对混合物的分离性能；（c）开发低压渗透膜及其他新型渗透膜材料；（d）研究膜的清洗、消毒和维护。
三、最新应用目前，渗透汽化膜分离技术已经广泛应用于工业和生物领域，如气体分离、溶质分离、混合物精炼和加工等。
渗透汽化膜分离技术 乙醇水
渗透汽化膜分离技术乙醇水英文回答：Pervaporation (PV) Membrane Separation of Ethanol-Water Mixtures.Pervaporation (PV) is a membrane separation processthat utilizes a dense, non-porous membrane to selectively permeate one or more components of a liquid mixture through the membrane. In the case of ethanol-water mixtures, PV can be used to separate ethanol from water, which is a challenging separation due to the close boiling points and similar molecular sizes of the two components.The mechanism of PV involves the selective sorption of the permeating component(s) into the membrane material, followed by diffusion through the membrane and desorption on the permeate side. The driving force for PV is the difference in partial pressure of the permeating component(s) across the membrane.A variety of membrane materials have been investigated for ethanol-water PV, including polymeric membranes, inorganic membranes, and mixed matrix membranes. Polymeric membranes are typically made from glassy or rubbery polymers, and their performance is influenced by factors such as the polymer's chemical structure, morphology, and thickness. Inorganic membranes are typically made from ceramic or metal materials, and they offer high thermal stability and chemical resistance. Mixed matrix membranes combine the properties of polymeric and inorganic membranes, and they can exhibit improved performance compared toeither type of membrane alone.The performance of a PV membrane for ethanol-water separation is typically characterized by two parameters:the permeance and the selectivity. Permeance is the rate of permeation of the permeating component(s) through the membrane, and it is expressed in units of mol/(m^2 s Pa). Selectivity is the ratio of the permeance of the permeating component(s) to the permeance of the non-permeating component(s), and it is a measure of the membrane's abilityto separate the components of the mixture.PV has several advantages over other separation methods for ethanol-water mixtures, including:High energy efficiency.Low operating costs.Compact size.Scalability.PV is a promising technology for the separation of ethanol from water, and it is currently being used in a variety of industrial applications, including the production of bioethanol, the removal of ethanol from wastewater, and the purification of ethanol for use in food and beverage applications.中文回答：渗透汽化膜分离技术，乙醇水。
沈明杰 2111207124渗透汽化膜分离技术介绍及其应用
渗透汽化膜分离技术介绍及其应用沈明杰（浙江工业大学药学院，浙江杭州310014）摘要：膜分离技术是现代化工领域的高新技术，它在解决人类面临的能源、资源、环境等一些重大问题的新技术方面，获得了极为迅速的发展。
渗透汽化膜分离技术作为一种新型的膜分离技术，应用于液体混合物的分离，其突出的优点是能够以低能耗，实现蒸馏、萃取、吸附等传统方法难于完成的分离任务。
关键字：膜分离；渗透汽化；应用渗透汽化(Pervaporation,简称PV)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。
一、渗透汽化膜分离技术的基本原理渗透汽化是利用致密高聚物膜按液体混合物中组分的溶解扩散性能不同，来实现其分离的一种膜分离过程，有机混合物原料液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。
这样，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。
因此，渗透汽化过程是依靠不同组分在特定聚合物膜中溶解扩散能力不同，透过速率不同，从而实现不同组分分离的目的。
二、渗透汽化膜分离技术的过程特点渗透汽化与反渗透、超滤及气体分离等膜分离技术的最大区别在于物料透过膜时将发生相变。
因此必须在操作过程中不断加入至少相当于透过物气化吸收的热量，才能维持一定的操作温度。
它具有以下特点：1．分离系数大。
针对不同物质的性质，选用适当的膜材料与制膜方法可以制得分离系数很大的膜，通常可达几十、几百、几千、甚至更高。
因此只用单极膜就可达到很高的分离效果。
2．渗透汽化膜分离虽以组分的蒸汽压差为推动力，但其分离作用不受组分汽－液平衡的限制，而主要受组分在膜内渗透速率的控制。
渗透气化膜分离技术
渗透气化膜分离技术渗透气化法是一种用来分离液体混合物的膜分离方法。
渗透气化(pervaporation即permeation-Vaporation)是膜分离技术中较年轻的一种, 是继气体膜分离后又一新的化工操作单元。
被认为是可以代替“ 精馏”最有希望的一种方法, 尤其对共沸物系和近沸物系等难分物系的分离, 显示特有的优越性。
渗透气化法根据溶质间透过的相互作用决定溶质的渗透速度，根据相似相溶的原理，疏水性较大的溶质易溶于疏水膜，因此渗透速度高，在透过一侧得到浓缩。
渗透气化的原理示于图。
疏水膜的一侧通入料液，另一侧（透过侧）抽真空（图4.5）或通入惰性气体,使膜两侧产生溶质分压差.在分压差的作用下,料液中的溶质于膜内,扩散通过膜,在透过侧发生气化,气化的溶质被装置外设置的冷凝器回收。
渗透气化过程中溶质发生相变，透过侧溶质以气体状态存在，因此消除了渗透压的作用，从而使渗透气在较低的压力下进行，适于高浓度混合物的分离。
渗透气法利用溶质之间膜透过性的差别，特别适用于共沸物和挥发度相相差较小的双组分溶液的分离。
例如，利用渗透气化法溶缩乙醇。
因此，渗透气化又称膜蒸渗透气化又称膜蒸馏。
渗透汽化可经济地用于较宽的领域, 但浓度范围有一定限制, 如料液中要脱除者在100ppm以下, 用活性炭吸附可能较便宜；同样, 若大于5%~10%,则精馏, 吹除等法可能仍较渗透汽化为便宜, 而中间区域100ppm~5%之间,渗透汽化法较有优势, 可有不少重要的用途。
当前渗透气化主要有三方面应用，即溶剂脱水, 水的纯化以及有机物一有机物的分离。
现已大规模工业应用的只有乙醇脱水和异丙醇脱水, 由于乙醇一水, 异丙醇一水都有共沸物, 难以普通精馏分离, 用此方法比传统方法—萃取精馏等大量节约能量, 很受重视。
其它方面的应用正在不断开发, 特别是有机物/有机物的分离列为膜分离中重要研究课题的第一项, 也是因为它能代替或部分代替精馏。
精馏为重要的操作单元, 但也是高能耗操作单元, 据美国能源部统计报导，美国化学工业和石油炼制工业中的28%能耗为精馏所用, 认为如果用渗透汽化技术, 只要能节约10%就非常可观了。
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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膜法有机气体回收项目XXX技术工程中心2015年11月1. ,概要北京清源洁华膜技术有限公司（以下简称清源洁华）成立于2013年，公司以清华大学膜技术工程研究中心渗透汽化膜等专利技术为基础，从事渗透汽化、汽体渗透、透醇膜、超滤膜、纳滤膜等的研发生产。
清源洁华主要发起人全部毕业于清华大学，分别具有几十年的膜性能研发生产、化工工艺开发设计、化工设备加工制造、化工装置及企业生产管理经验，对国家环境保护工作的紧迫性及膜分离技术的先进性共同认知促成大家走到了一起。
汽体渗透和渗透汽化膜分离技术是近二十年来发展起来的一种高新技术，依据溶解扩散分离原理，依靠有机汽体和空气各组分在膜中的溶解与扩散速度不同的性质来实现分离的新型膜分离技术。
其中膜法有机气体回收是以混合物中组分分压差为分离推动力，有机汽体透过膜、空气不能透过膜。
该技术具有高效、低能耗、操作安全等优点，与传统油汽回收技术相比，具有明显的技术上和经济上的优势。
清源洁华作为清华大学膜技术工程中心生产、实验基地，拥有三项国家发明专利，分别是：一种渗透汽化优先透醇沸石填充硅橡胶复合膜的制备方法；一种渗透汽化汽油脱硫用互穿网络膜的制备方法；二氮杂萘聚醚砜酮类聚合物平板超滤膜及其制备方法等。
2.项目背景清华大学膜技术工程研究中心深知国际竞争的残酷性和中国人拥有该先进技术自主产权的重要性，是国内最早开展渗透汽化和汽体渗透膜技术研究单位。
在国家的支持下，本研究中心先后承担了国家自然科学基金“七五”重大项目“膜分离与分离膜”、“八五”重点项目“新型膜分离过程的应用基础研究”、“九五”国家重点科技攻关“渗透汽化透水膜及其过程关键技术开发”研究以及国家“十五”“863”项目“渗透汽化膜材料及其应用”研究，取得了醇、酯、酮脱水等16项小试研究成果和苯脱水、碳六油脱水两项工业中试研究成果。
在渗透汽化膜制备、膜组件设计、膜工艺等方面申请专利10多项，形成了完整的具有我国自主知识产权的专有技术，代表着我国渗透汽化和汽体渗透膜技术的先进水平。
清源洁华自2013年成立以来，生产的膜组件产品已经成功应用于中石化北京清华西门加油站尾气回收系统、山东油脂行业溶剂油尾气回收系统、天津渤海集团二甲苯尾气尾气回收系统和中石化安徽阜阳油库油汽回收系统，相比原有技术装置，采用膜分离工艺装置不仅提高了工艺性能指标，还降低了生产及运行成本。
有机气体膜简介有机气体膜基于膜对气体（或蒸汽）的渗透性，利用一定压力差下混合气体中各组分在膜中具有不同的渗透速率而实现分离。
气体或蒸汽分子首先被吸附并溶解于膜与料气接触的表面，然后借助浓度梯度在膜中扩散，最后从膜的另一侧解吸出来。
有机气体膜可以分为玻璃态聚合物膜和橡胶态聚合物膜，前者优先透过相对分子量小的分子（氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等），适用于不可凝性混合气体分离；后者优先渗透相对分子量较大或者沸点高易冷凝的分子（甲醇，乙醇、二甲醚，甲酸甲酯、乙酸、丙酮、丁烷、戊烷等），特别适用于有机蒸气和不可凝性气体分离，如图1示。
图1 有机气体分离回收有机蒸气原理示意图3.项目市场前景膜法有机气体回收技术目前国际上只有德国的GKSS 、美国的MTR 等少数国家掌握，上述两家公司在国内有少数代理企业。
北京清源洁华膜技术有限公司是国内首家具有真正意义的掌握膜法有机气体回收技术的生产厂家。
近年来中国的雾霾现象已经严重地影响到人民的生活乃至国际形象。
其中，有机气体的排放是产生雾霾的重要元凶之一，为此国家多次修改大气污染防治高分子膜法，最新公布污染防治法将在2016年1月1日起施行。
该法案的执行将为膜法有机气体回收项目的市场提供巨大商机。
我们将市场分为油气回收以及合成、精馏、使用有机溶剂气体回收（简称VOC回收）等两大板块。
其中：油气回收技术已经完成工业化运行，处于快速推广阶段；VOC回收处于使用推广阶段。
3．1油气回收由于成品油具有可挥发性，在接卸油、存贮以及加油过程时，随着液相油进入油罐或者汽车油箱，油罐或邮箱内液体体积增加，将气相的油蒸汽置换，并使油蒸汽排放到大气中。
油蒸气是烃类物质与空气组成的具有一定毒性的易挥发有机化合物。
它在一定的气候条件和阳光的作用下会发生化学反应，形成光化学烟雾；这种烟雾会影响人和牲畜的肺部功能，破坏植物叶面组织，影响树木和农作物生长，还会对一些材料造成损坏，如使橡胶开裂甚至解体。
光化学烟雾还会随着空气的流动造成大范围的环境污染。
排出的大量油气，极易达到1.4～7.6%的爆炸极限范围，当遇到明火、静电、雷电及其它不安全因素时，很容易引发火灾和爆炸事故。
为此新颁布的“大气污染防治”第四十七条石油、化工…企业，储油储气库、加油加气站、原油成品油码头、原油成品油运输船舶和油罐车、气罐车等，应当按照国家有关规定安装油气回收装置并保持正常使用。
3.1.1 现有的油气回收技术油气回收首先是把密封的油气收集起来，然后将油气中的烃类（主要组成为C4、C5和C6）与空气进行有效地分离，对分离后的烃类再处理液化回用或者输送至油库。
目前采用国内采用的油气回收方法有吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法。
吸附法可以达到较高的处理效率；排放浓度可低至10mg/L。
但工艺复杂，存在二次污染；吸附床容易产生高温热点，存在安全隐患；三苯易使活性炭失活，活性炭失活后存在二次污染问题。
吸收法工艺简单，投资成本低；但回收率低（约80%），无法达到现行国家标准（25 g/m3），已经逐渐被淘汰。
冷凝法工艺原理简单，安全性高，自动化水平高，可直观的看到液态的回收油品；但单一冷凝法要达标需要降到很低的温度（-80℃以下），不光能耗巨大，运行成本高，相应的投资也远高于其他技术；如果冷凝法尾气排放浓度要达到低于25 g/m3的标准，投资和运行费用都将显著增加。
膜法油气回收利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化；该膜过程即时蒸汽渗透膜过程。
该技术先进，工艺相对简单，设备占地面积小；排放浓度低，回收率（可达99%）。
油气回收主要有4种技术比较如下清源洁华油气回收工程案例（1）中石化清华大学西门加油站膜法油气回收装置（中石化试点项目）汽油消耗量1万吨/年，要求尾气排放≤25mg/m3,油气回收率≥95%。
装置见图，装置外形尺寸为长1.1米、宽0.8米、高1.6米。
全套装置仅用一个1.1 KW真空泵，全部电器的均为防爆电器，真空泵出口及与加油站连接管线均装有阻火器，防爆要求达到加油站规定，全套装置20万元，正常运行至今。
该加油站历年统计数据加油与卸油损耗为0.3%。
自油气回收装置运行，排放油汽回收率达到98％以上。
每年减少挥发1万吨×0.3%=30吨。
经全年运行考核计量，该加油站在中国石油化工股份有限公司北京石油分公司系统所有加油站中连续几年全年油品损耗考评中名列第一，按现行公司损耗考评标准评价，损耗出现了正偏差。
下图为清华大学西门加油站膜法油气回收装置现场应用照片（2） 中石化阜阳油库油气回收装置（中石化试点项目） 本项目是清源洁华协同清华大学化工系膜技术中心与中石化青岛安全工程研究院、北京燕山石化设计院合作建设的项目，该项目是由中石化拨款的试点项目。
该项目采用我公司技术方案，使用我们加工生产的膜组件及装置。
装置参数A 、处理能力：灌装汽油所排放的500m 3/hr 油汽（1700吨汽油/天）；B 、回收装置入口汽油含量880g/m 3左右，装置排出口汽油含量小于15g/m 3，汽油回收率达97％以上；C 、每回收1升汽油电耗小于0.2kwh 。
D 、装置工艺流程示意图E 、立项时综合评价该项目立项依据充分，实施方案可行，经济和社会效益显著。
实施该项目，将获得具有我国完全自主产权的油汽回收创新技术。
项目运行成功，市场推广应用前景广阔，同时有利于保护环境、有利于促进我国石化企业的科技创新和技术进步。
建议立项实施。
2015年11月阜阳油库已经完成试车投入运行，装置总投资500万元。
计划2016年3月中石化组织开项目成果鉴定会。
中石化阜阳油库装置工艺流程示意图中石化阜阳油库油气回收装置照片3.1.2 油气回收项目市场加油站市场据2015年底商务部最新统计，全国加油站近9.7万座，其中中石化为3万多座，目前加油站仅北京、广州、上海、杭州、深圳等城市部分完成加油站改造工作，全国90%的加油站仍然处于无序排放中。
如果用3年的时间改造完毕，预计占有1/10的市场，每年将有9700（座）×90%×1/10÷3（年）=291（座）加油站的改造工作量，价格按20万元/座计算，仅此一项年产值5820万元，毛利率3500万元/年。
目前膜的使用寿命为5年，膜组件价格2.5万元/套，自回收装置运行第五年起开始更换膜组件，每年换膜产值727万元。
油气回收项目一直与中石化合作进行，有望双方共同开拓中石化市场，一旦进入具体实施，中石化加油站市场将为清源洁华提供更广阔的市场空间。
油库据2015年底商务部最新统计，全国油库近3000多座。
其中中石化油库近1000多座，存储油3000多立方。
油库的油气回收装置多采用美国活性他吸附技术，目前仅有京津、上海、广州、杭州等发达地区部分油库进行了改造，占油库总数的15%，需要改造的2500多座。
按改造均价500万元计算，市场总值125亿元。
按占有率1/15计算，3年改造完毕。
年产值2,8亿元，其中膜装置产值占到1/3，产值9.3千万元，毛利率6千万元/年。
其他如卸油码头、卸油罐车中转、吹扫等（未作详细统计）推广膜法油气回收装置，不仅仅给企业增加效益，最重要的是减少了空气污染，改善了大气环境，节约宝贵的自然能源。
2014年我国汽油消费9540万吨，在储运和装卸的过程中，平均损耗1%。
仅此挥发一项去年向空中排放损失的汽油达到95万吨之多，按平均油价5500元/吨计算，损失达52亿元之多。
3．2 VOC回收油气回收是近3年的主要推广的成熟技术。
但是，作为膜法渗透汽化技术的长期推广，面对的市场时：石化、精细化工、制药、包装及印刷等行业的生产尾气排放，主要来自裂解装置、精馏塔、反应釜等生产单元。
如炼厂干气回收：干气是炼油厂不能再液化的尾气，主要来自原油的二次加工，如催化裂化、热裂化、延迟焦化等，其中催化裂化（FCC）的干气量最大，一般占原油加工量的2%～6%。
2014年中国炼油4.458亿吨，产生炼厂干气2230万吨，相当于每年增产原油350多万吨，可以创造经济效益30多亿元，减排430多万吨CO2，对减轻我国石油资源的对外依存度、保护环境，以及促进石化行业的可持续发展都具有重要意义，推广应用空间很大。