渗透汽化实验课件

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渗透汽化_精品文档

渗透汽化概述渗透汽化是一种将液体转化为气体的过程。

在物理学中，渗透汽化是液体通过半透膜向气相传导的现象。

在化学工程中，渗透汽化是一项用于分离混合物成分的操作。

本文将介绍渗透汽化的原理、应用领域和常见工艺。

原理渗透汽化的原理基于膜的渗透性能。

膜通常由聚合物或陶瓷材料制成，具有特定的孔隙结构和选择性。

当液体通过膜时，分子会依靠其大小和亲疏水性被膜孔隙所选择性地渗透。

相对较小的分子能够通过膜孔隙，而较大的分子则被阻拦。

渗透汽化的过程可以分为两个阶段：吸附和解吸。

首先，液体通过膜孔隙吸附到膜表面上。

然后，在施加适当的温度和压力条件下，液体分子会解吸并转化为气体。

应用领域渗透汽化已在许多领域得到广泛应用。

脱盐脱盐是渗透汽化的一个主要应用领域。

海水淡化是解决淡水短缺问题的关键技术之一。

通过将海水通过渗透汽化膜进行处理，可以去除其中的盐分和杂质，得到可用于农业灌溉、工业生产和居民生活的淡水。

废水处理渗透汽化也可以用于废水处理。

通过将废水通过渗透汽化膜进行处理，可以分离出其中的有机物、溶解性固体和重金属离子等污染物。

这种方法不仅能够减少水污染物的排放，还能够回收其中的可再利用资源，如有机物和水。

药物和酒精浓缩渗透汽化还可以用于药物和酒精的浓缩。

通过选择性渗透汽化，可以将溶液中的溶剂分离出来，使药物或酒精的浓度升高。

这种方法比传统的浓缩方法更加节能、环保。

气体分离除了液体分离外，渗透汽化还可以应用于气体的分离。

通过选择性渗透汽化膜，可以将混合气体中的特定成分分离出来。

这种方法在石油化工、天然气处理和空气分离等领域具有广泛的应用。

常见工艺渗透汽化的工艺通常包括以下几个步骤：1.前处理：液体进料通常需要经过预处理，去除其中的杂质和固体颗粒，以防堵塞膜的孔隙结构。

2.进料供应：液体需要以适当的速度和压力供应到渗透汽化设备中。

3.温度和压力控制：通过控制进料液体的温度和压力，使液体分子能够在膜孔隙中吸附和解吸。

4.液体和气体分离：通过将液体和气体分离，可以得到纯净的气体产品。

第七章渗透汽化及蒸气渗透

第七章渗透汽化与蒸气渗透
超过百亿美元年产值
膜技术家族
成熟膜技术微滤、超滤、电渗析、反渗透、气体分离
新型膜技术渗透汽化
(pervaporation,PV)
蒸汽渗透
（Vapour Permeation,VP)
第七章渗透汽化
7.1渗透汽化膜的发展概况
1917年Kober介绍了水从蛋白质－甲苯溶液通过火棉胶器壁的选择渗透作用，第一次使用了渗透汽化（pervaporatiom）。 60年代Binning对渗透汽化进行了系统了研究，并在渗透汽化膜、组件和装置制造上申请了专利。 80年代初，德国GFT（力士乐）公司在欧洲首先建立了乙醇脱水制高纯酒精的渗透蒸发装置。 90年代初，100多套渗透蒸发装置相继投入应用。除了用于乙醇、异丙醇脱水外，还用于丙酮、乙二醇等溶剂的脱水。我国在 1984年主要对优先透水膜和醇水溶液的脱水过程进行研究。近年对优先透有机物膜、水中有机物脱除、有机物-有机物分离以及渗透汽化与反应耦合也在进行研究。
本质原因
料液中各组分在膜中的溶解度和扩散速度存在差异。
分离推动力
组分在膜两侧的蒸汽分压差。分压差越大，推动力越大。尽可能提高两侧蒸汽分压差。
实现方法
提高膜上游侧蒸汽分压；降低膜下游侧蒸汽分压
7.4.1 抽真空法
膜透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧蒸汽压差。
膜组件
原料
截留物
冷凝器
按结构分：均质膜、非对称膜和复合膜；按基本分离体系分：优先透水膜、优先透有机物膜和有机物分离膜；按膜材料分：有机高分子膜、无机膜和有机/无机复合物膜；
7.7 传递过程的基本理论
渗透蒸发过程涉及到复杂的渗透物与膜、渗透物组分之间的相互作用。目前已提出的描述模型有数十个，最主要的是溶解扩散模型和孔流模型，其中溶解扩散模型应用比较普遍。

第十章_渗透汽化(PV)

31
32
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乙二醇/水
Glycol/water separation process
21
Dehydration of Ethylene Dichloride (EDC) 1,2-二氯乙烷
22
Photograph of a 50-m2 GFT plate-and-frame module and an ethanol dehydration system fitted with this type of module.
29
Pervaporation on Debutanizer Sidedraw
Methods of integrating pervaporation membranes in the recovery of methanol from the MTBE production process
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（共沸物）
差小，则组分与聚合物间的亲和力大，组分在聚合物中
的溶解量大。 C. 极性相似和溶剂化原则 D. 定性的亲憎水平衡理论
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膜材料选择性的预测 ① 溶解度参数 ② 聚合物的亲水性、疏水性如，亲水性聚合物能
优先透过水，是脱水膜最好的候选材料。 ③ 弹性体聚合物与玻璃态聚合物弹性体材料通
常优先吸附有机溶剂，是从水中脱除有机溶剂渗透汽化膜最好的候选材料。
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8. 渗透汽化的应用
1. 有机溶剂脱水这是PV过程研究最多，产业化最早，
应用最普遍，技术最成熟的领域。无水乙醇的生产、异丙醇的脱水浓缩、苯中微量水的脱除、碳六溶剂中微量水的脱除。一般采用亲水性的聚乙烯醇(PVA)为分离层，聚丙烯腈 (PAN)多孔膜为支撑层的PVA/PAN复合膜。从国际上已投产的PV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，采用PV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总投资的40%~80%。

渗透汽化实验课件

piw , permeate
xi
a b c d δ e
yi
膜
δsupport
实验的参数：渗侧压力： 1013Pa 膜有效面积： A1=72.35cm2
2、渗透汽化装置

A2=46.5cm2
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3、渗透汽化膜过程传质机理发生了相变
18
渗透汽化主要应用与哪些方面呢？
19
4. 渗透汽化的使用范围
1.44 1.42 1.4 1.38 1.36 1.34 1.32 0 0.2 0.4 26 0.6 0.8
系列1 线性 (系列1)
2
b）通量的计算（flux calculation）
渗透通量反映了膜处理能力的大小
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c）分离因子的计算（separation factor calculation）
分离因子反映了膜的选择性能
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思考题

1、渗透蒸发膜性能衡量指标是什么？ 2、渗透汽化分离的主要领域有哪些？ 3、渗透汽化分离的主要的优点是什么？ 4、渗透汽化和超滤膜分离有何不同点？ 5、结合本次渗透蒸发实验的结果,试从理论上解释温度对渗透蒸发膜性能的影响。
29
提出实验要求：实验中按时到课，迟到早退扣分每个人都动手做实验，在等待时间内注意观察不能串岗或者离岗，不做与实验无关事情扣分
22

复合膜以选择性高、渗透通量大、机械强度高、稳定性能好等特点受到广泛重视。
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2、评价渗透汽化膜的特性四个指标：
衡量一张渗透汽化膜的实用性一般用下面的 1：膜的分离因子α；

2：膜的渗透通量J；
3：膜的机械强度；

渗透汽化实验课件

A）温度影响（Effect of operating temperature）温度升高，通量增加，选择性系数影响不大 B）进料组分影响（Effect of the feed composition）渗透组分含量越高，通量越大，选择性下降 C)渗透侧压力影响（ Effect of the permeate pressure ） D)流量的影响（ Effect of the feed flow）
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3、反渗透
本章着重讨论渗透汽化（PV)的一些参数及其
操作情况。
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二、渗透汽化
1、渗透汽化的分离原理：溶质与膜的亲和作用,与某一物质的极性相关 ➢具体工作原理：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。 ➢优点：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。
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2、分类 2.1 真空渗透汽化膜透过侧用真空泵抽真空，以造成膜两侧组
分的分压差，该法简单，传质推动力大。
2.2 热渗透汽化
通过料液侧加热或透过侧冷凝的方法，形成膜两侧组分的蒸汽压差。
2.3 不凝性载气吹扫渗透汽化
用不凝性载气吹扫膜的透过侧，带走渗透组分，吹扫气冷凝回收透过组分，载气循环使用，若不需要回收透过组分，载气可直接放空。
液膜技术、气体渗透、渗透蒸发
6
膜分离发展过程和趋势
膜
反
活化
闸膜
应器
传
递
电
渗
控析
制
气体
释放
渗透
分离
汽
双化
极
膜液
膜
反超微透渗滤滤析透

[详细讲解]渗透汽化膜分离实验

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。

第七章渗透汽化及蒸气渗透

第八页，共25页。
7.4.2 热渗透汽化通过加热进料液和透过测冷凝的方法，形成膜两侧组分的蒸汽压差。
原料
加热器
膜组件
截留物
冷凝器
气-液分离器
不凝气
能耗比抽真空小，分离效率低；
缺点是不能有效的保证不凝气从系统排除，实际很少应用
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膜材料与膜过程
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第九页，共25页。
7.4.3 载气吹扫法
膜材料与膜过程
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第二十页，共25页。
7.8.3 有机物分离膜工业上分离有机混合物渗透汽化膜的尚处于开发阶段。
醇/醚分离膜
主要的例子有甲醇/甲基叔丁基醚和乙醇/乙基叔丁基醚。
膜材料主要有乙酸纤维素、聚酰亚胺、聚苯醚等。
芳烃/烷烃分离膜例如苯/环己烷、甲苯/正辛烷或异辛烷的等的分离。
同分异构体的分离膜如混合二甲苯、丁醇异构体等的分离。
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第二页，共25页。
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Hale Waihona Puke 膜材料与膜过程3第三页，共25页。
7.2 渗透汽化基本概念
渗透汽化 pervaporation， PV（缩写）是在液体混合物中组分蒸汽压差推动下，利用组分通过膜的溶解与扩散速率的不同来实现分离的过程。蒸气渗透 vapour permeation， VP（缩写）
利用蒸气混合物或蒸气与不凝性气体混合物在致密膜中的溶解度与扩散速率的不同而实现的分离过程。分离目的：挥发性液体混合物的分离。
推动力：分压差、浓度差。
截留组分：不易溶解组分或较大、较难挥发物。
透过组分：膜内易溶解或易挥发组分。
透过组分在料液中的含量：少量组分。
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第十章渗透汽化(PV)PPT课件

目前，用PV技术提取或脱除有机物的主要应用有：1）从废水中去除有机污染物，如酚、苯、各种有机酸、酯、卤代烃等；2）从酒类饮料中回收乙醇；3）从果汁、饮料中回收芳香物质，包括酯类、醛类和一些烃类。
Once-through pervaporation system design. This design is most suitable for removal of VOCs with modest separation factors for which concentration polarization is not a problem
② 通过扩散在膜内渗透； ③ 在膜的另一侧变成气相
脱附而与膜分离。
PV过程原理示意图
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下游抽真空或惰气吹扫渗透汽化过程示意图
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Cross-section of a composite membrane
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5. 渗透汽化过程传递机理
1。溶解~扩散模型 ① 料液中组分吸收进入膜料液测表面； ② 组分扩散透过膜； ③ 从下游侧表面解吸进入气相。 2。孔流模型 ① 液体组分通过孔道传输到膜内某处的液~气相界
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渗透汽化适用的分离过程
① 具有一定挥发性的物质的分离(先决条件); ② 从混合液中分离出少量物质; ③ 恒沸物的分离; ④ 精馏难以分离的沸点相近物质的分离; ⑤ 与反应过程结合.
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4. 渗透汽化(PV)的原理
其分离机理可分为3步： (溶解~扩散模型)
① 被分离的物质在膜表面上有选择地被吸附并被溶解；
2. 渗透汽化的分类
I. 减压渗透汽化 II. 加热渗透汽化 III. 吹扫渗透汽化 IV. 冷凝渗透汽化
3
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渗透汽化(PV)及蒸汽渗透(VP)技术

扩散过程（动力学过程）
渗透汽化过程的扩散过程一般用Fick定律来描述，即：
Ji
Di
dCm,i dx
目前扩散系数的计算方法主要有以下几类：
✓考虑浓度或活度对扩散系数影响的经验关联式；
✓从自由体积出发得到扩散系数；
✓从分子模拟出发计算扩散系数。
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孔流模型示意图
孔流模型
➢此模型假定膜中存在大量的贯穿膜的孔道。所有的孔均处在一个等温条件下，孔道存在一个液-汽界面，进料液侧孔中充满了液体，透过侧孔中充满蒸气。
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溶解过程（热力学过程）
在溶解过程中，有机溶质在液/膜表面累积形成浓度分布层，理论上，如果溶剂和聚合物之间存在分子和热力学相似，溶剂就能够在聚合物中吸附和溶解。
一定温度、压力下，液膜和膜相达到溶解平衡时，液相浓度和膜相浓度存在一下关系：
CM KSC
CM为渗透物小分子在膜相中的浓度，g·L-1；C为渗透物小分子在液相主体中的浓度，Ks为溶解度系数。
液体组分通过孔道传输到液—汽界面，此为 Poiseuille流动；
组分在液—汽面发生相变而蒸发；
气体从界面处沿孔道传输出去。
➢尽管这两个模型在孔的特征上类似，但它们有着本质上的差别：
孔流模型定义的通道是固定的，而溶解扩散模型定义的通道是随机热运动的结果。孔流模型认为在膜内存在气--液界面，而溶解扩散模型认为汽化过程发生在膜后侧表面。
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2.3理论模型
理论模型研究是从热力学和物理化学基本关系出发，根据过程理论原理将膜通量表述为基本变量(如吸附、扩散系数)的函数，而这些变量都可以通过单独的实验来确定。
溶解扩散模型
溶解扩散模型示意图
根据此模型，渗透汽化的传质过程可以分为三步：渗透物小分子在进料侧膜表面溶解(吸附)；渗透物小分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；在膜下游渗透物透过膜表面解吸汽化。

人教版初中物理八年级上册3.3汽化和液化课件PPT-附教案学案

气球膨胀
物质从气态回到液态的过程叫液化，需要放热。
气球收缩
二、蒸发
汽化的第一种形式
1.液体在任何温度下都能发生，并且只在液体表面发生的缓慢的汽化现象叫蒸发。
通过生活中的一些现象，分析特点：
现象1：湿衣服在太阳下晾晒会变干，在阴凉处也会变干，为什么呢？
现象2：湿衣服弄成一团，衣服的外边干了，但是里边还没干，为什么呢?
温度、表面积、空气流动速度是怎样影响蒸发快慢的？液体温度：液体温度越高，蒸发越快。反之越慢。液体表面积：液体表面积越大，蒸发越快。反之越慢。空气流动速度：空气流动速度越快，蒸发越快。反之越慢。
3. 液体蒸发需要吸热，会导致所依附的物体温度降低，有致冷作用。
实验2：
1．温度计置于空气中，读数是____℃。
－196℃
液态铁：
2750℃
比较蒸发和沸腾
蒸发
沸腾
相同点
都是汽化现象，都吸热
发生部位只在液体表面进行
表面和内部同时进行
不剧烈程度同点
温度条件
缓慢，平和
剧烈
在任何温度下达到一定温度均可发生时才能发生
四、液化气态
河面上的白雾
液态叶子上的露珠
它们是怎么来的？
实验3：
水蒸气在玻璃上液化成小水滴
现象3：现在我们的秋季校服洗干净后要晾晒一天的时间才能干,为什么呢?
2.影响蒸发快慢的因素：
液体温度、液体表面积、空气流动速度
分析以下现象，思考哪些因素影响蒸发的快慢：
现象1：湿衣服在太阳下晾晒很快干了，在阴凉处干的慢；
现象2：衣服打开晾晒干的快，弄成一团就干的很慢；
现象3：秋天有风的天气里衣服干的快，没有风的时候干的慢。

《渗流和渗透》课件

石油和天然气开发
油藏工程
通过渗流力学原理，研究油藏的流动规律和驱替机理，提高石油
采收率。
钻井液设计
在钻井过程中，选择和配制钻井液，使其具有良好的渗透性和稳定性，以保护油气层并防止井喷
等事故。
采气工程
在天然气开采中，利用渗流原理，优化采气工艺和排水采气技术
，确保天然气的稳定供应。
土壤改良与治理
土壤渗透性改善
通过改善土壤的孔隙结构和渗透性，提高土壤的蓄水能力和排水性能，预防土壤盐碱化和渍害。
土壤污染修复
利用土壤的渗透性和吸附性，通过淋洗、渗透和化学反应等方法，去除和降低土壤中的有害物质。
土壤侵蚀防治
通过提高土壤的抗侵蚀性能和植被覆盖度，降低水土流失的风险，保护土地资源。
地下水污染控制
地下水污染源调查
01
通过渗流模拟和监测技术，查明地下水污染源的位置和扩散范
围。
污染治理与修复
02
采取截断、隔离、吸附、沉淀等措施，减少或消除污染物质对
地下水的危害。
地下水监测网络建设
03
建立完善的地下水监测网络，定期采集地下水样本，分析其水
质指标，评估地下水的污染状况和变化趋势。
渗流和渗透的应用领域
渗流
在石油工业、地下水开发、土壤改良、环境保护等领域广泛应用，如油田开发中的油藏工程、水处理中的膜分离技术等。
渗透
在生物医学工程、化学工程、环境工程等领域应用广泛，如人工肾、渗透汽化膜技术等。
02
渗流和渗透的原理
达西定律
总结词
达西定律是描述液体在多孔介质中流动的基本规律，是渗流力学中的基本定律。
描述了流体在开始时刻的状态，例如流速、压力等。

第九章渗透汽化

第九章渗透汽化
四、影响渗透汽化过程的因素
1. 膜材料、结构及被分离组分物化性质 2. 温度 3. 料液组成 4. 膜两侧压力 5. 浓差极化及温度梯度 6. 膜厚度
第九章渗透汽化
第三节渗透汽化膜
一、渗透汽化膜材料的选择
1. 优先透过组分的性质 2. 在渗透汽化中应以含量少的组分为优先透过组分，
根据透过组分的性质选用膜材料 3. ①有机溶液中少量水的脱除，可用亲水性聚合物；
②水溶液中少量有机质的脱除，可用弹性体聚合物；③有机液体混合物的分离 4. 极性/非极性、极性/极性和非极性/非极性混合物
第九章渗透汽化
2.膜材料的化学和热稳定性物料大多含有机溶剂，特别是有机混合物分离体系，因此膜材料应抗各种有机溶剂侵蚀渗透汽化过程大多在加温下进行，以提高组分在膜内的扩散速率,膜材料要有一定热稳定性
1. 流程与工艺条件的确定 1）膜组件的流程 • 组件可用串联、并联和并串联三种流程 • 一般采用单级操作 2）主要工艺条件 • 料液在膜器内的温度 • 料液流速和压力降 • 料液预处理 • 膜清洗
第九章渗透汽化
2. 膜面积的计算需要条件 • 膜组件的形式，单板结构及单板膜面积 • 渗透速率J与浓度、温度的关系 • 料液比热容和汽化潜热与组成的关系
2. 水中少量有机溶剂分离
• 开发对亲水性溶剂有高选择性且稳定性好的渗透汽化膜是该领域今后研究的重要课题。
3. 有机/有机混合物分离
• 加强有关膜材料选择的理论研究，开发出具有高分离性能，化学性质稳定并适用于不同混合物体系的渗透汽化膜和组件是该领域今后重要的研究课题。
4. 无机膜的开发
• 渗透汽化膜近年的最大进展是开发了性能极其优秀的无机沸石膜。

第十章渗透汽化(PV)PPT课件

2. 由于PV过程中有相变发生，所以能耗较高； 3. PV过程的操作简单，易于掌握； 4. 在操作过程中，进料侧原则上不需加压，所以不
会导致膜的压密，透过率也不会随时间的延长而减小；
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5. 与RO等过程相比，PV的通量要小得多，一般在 2000g/m2·h以下，而具有高选择性的则更小。 PV过程与RO、UF及GS等膜分离方法的最大区别在于，前者的组分透过膜时，将产生相变。
2. 渗透汽化的分类
I. 减压渗透汽化 II. 加热渗透汽化 III. 吹扫渗透汽化 IV. 冷凝渗透汽化
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3. 渗透汽化（PV）的特点
1. 最大特点是单级选择性好。从理论上说，PV分离的程度无极限，适合分离沸点相近的物质，尤其适于恒沸物的分离。对于回收含量少的溶剂也不失为一种好方法；
25渗Leabharlann 汽化的应用(续)2. 水中脱除有机物 PV法进行水中有机物的脱除及回收，
20世纪90年代初期实现工业化应用，比有机溶剂脱水约晚10 年的时间。已经开发出包括硅橡胶膜在内的多种膜材料，其中用于脂肪烃、卤化烃、芳香族化合物（如环已烷、已烷、氯甲烷、氯仿、氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、乙苯等）的分离因子为200~1 000；用于醇、酮、酯、醛的分离因子为 20~200；用于脱除甲醇、乙醇、乙醛的为5~20。
第十章
28.11.2020
1. 渗透汽化(Pervaporation)的概念
渗透汽化（或渗透蒸发或全蒸发）是指液体混合物在膜的一侧与膜接触时，其中易透过组分较多地溶解在膜上，并扩散通过膜，在膜的另一侧气化而被抽出，从而达到分离的膜过程。正因为这一过程是由“permation”(渗透)和“evaporation”(蒸发)等两个过程所组成，所以合并二词的头尾而被称为 “pervaporation”，简称PV。

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

&第十章渗透汽化第一节概述一、渗透汽化的发展概况早在1917年Kober在他发表的一篇论文中第一个使用了渗透汽化（Pervaporation）这个词。

该文介绍了水从蛋白质－甲苯溶液通过火棉胶器壁的选择渗透作用。

但长期以来，由于未找到渗透通量高和选择性好的渗透蒸发膜材料，渗透蒸发过程一直没有得到应用。

直到上世纪50年代以后，对渗透汽化的研究才较广泛展开。

其中Binning等人对渗透蒸发过程进行了较系统的学术研究，发现了渗透蒸发过程潜在的工业应用价值，并于60年代在渗透汽化膜、组件和装置制造上申请了专利。

70年代后期至80年代初，随着对能源危机问题的日益重视，渗透汽化的优点又重新引起学术界和技术界的兴趣，德国GFT公司在欧洲首先建立了乙醇脱水制高纯酒精的渗透蒸发装置。

到90年代初已有100多套渗透蒸发装置相继投入应用。

除了用于乙醇、异丙醇脱水外，还用于丙酮、乙二醇、乙酸等溶剂的脱水。

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-有机物分离以及渗透汽化与反应耦合的集中过程的研究。

二、渗透汽化的分类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。

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。

第5章气体渗透、渗透汽化与膜基吸收

在等温下气体渗透速率服从亨利定律的气体溶解和服从朗格缪尔的气体吸附同时发生的双重贡献。
cH bp C CD CH k D p 1 bp
式中，CH、CD 分别为亨利溶解度和朗格缪尔饱和参数； KD为亨利系数；p为渗透气压力；b朗格缪尔亲和参数。

影响气体渗透性能的因素

双吸附-双迁移机理

双吸附-双迁移机理主要用于揭示当纯气体玻璃态聚合物溶解时，气体分子在膜内存在两种吸附现象。第一种吸附认为是来自玻璃态聚合物的溶解环境中，而且这种吸附和低分子量液体在橡胶态聚合物中的吸附相似，所以可以用Henry定律来描述。第二种吸附认为是来自玻璃态聚合物的微腔中，这类吸附为Langmuir吸附。
膜两侧的蒸汽分压差。为了提高组分在膜上游侧的蒸气分压，一般采取加热料液的方法，由于液体压力的变化对蒸气压的影响不太敏感，料液侧采用常压操作方式。为降低组分在膜下游侧的蒸气压，可以采取以下方法(1) 冷凝法；(2)抽真空法；(3)冷凝加抽真空法； (3)载气吹扫法等。
过程特点
高效，渗透汽化过程的分离系数可以达到几百甚至上千，远远高于传统的精馏法所能达到的分离系数；能耗低，一般比恒沸精馏法节能1/2-2/3；过程简单，附加处理少，操作简单；过程中不引入其他试剂，产品和环境不会受到污染；渗透汽化过程具有较高的适应性；渗透汽化过程的操作温度可以维持较低，能够用于一些热敏物质的分离；便于放大，便于与其它过程耦合和集成。
在没有渗透压力下，两组分迁移速率之差与它们分子量比的平方根递，如膜两侧的气体总压力、温度相等，则可用气体分压来表示推动力。忽略主体流动，气体渗透通量可用费克定律计算
DM Ji ( ph pl ) RTlm

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植物体内的有机物
土壤
土壤中的水和无机盐
为什么海带不能生活在深海?
海带是自养生物，需要阳光进行光合作用。深海里光线太弱，无法进行正常的
光合作用。
1、新陈代谢是生物最基本的特征，什么是新陈代谢？活着的生物体要不断与外界环境
进行物质和能量的_交__换__,同时生物体内又不断进行物质和能量的_转__变__。 2、在新陈代谢包括物质代谢和_能__量__代__谢___ 两个方面；同时既有同化作用，又有异化作用，这两者有怎样的关系？
二、教学目标：
1、知识要求：（1）知道蒸发现象（2）知道蒸发过程中要吸热（3）理解影响蒸发快慢的因素，并能用其解释简单的现象
2、能力要求：（1）初步培养学生动手实验能力，观察能力和分析、归纳概括能力。（2）培养学生将学到的物理知识及技术与生活密切联系的能力。
3、德育要求：（1）培养学生探索热现象的兴趣，认识学习科学知识的重要。（2）培养学生珍惜水资源节约用水的意识。
③ 腐生：一种生物从另一种生物的遗体或其他有机物中吸收营养来维持自身生命活动的营养方式。
（蘑菇）
（木耳）
二、微生物的代谢
它们是怎样获得营养的？
⑴腐生生物：异养
分解生物的遗体、粪便或脱落物来获得营养的生物。
生
（包括绝大多数真菌、细菌等微生物）
物 ⑵寄生生物：从活生物身上夺取营养来养活自己的生物。
3、生物的新陈代谢类型是怎样划分的？
2 、异养：从外界摄取现存的有机物来获得营养，这种营养方式叫异养。
思考: 同学们还能举出哪些异养的例子呢？
例:牛把草转变为自身的营养。
动物有哪些适应异养生活的特征？
呵呵，我可

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