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。渗透蒸馏包括三个连续的过程:被处理物料中易挥发组分的汽化;易挥发组分选择的通过疏水性膜;透过疏水性膜的易挥发性组分被脱除剂所吸收。渗透蒸馏除了一般膜分离技术所具有的投资省、能耗低的特点以外,还具有优良的导热性能、适宜高倍浓缩及良好的选择性等。

二、分子蒸馏技术的特点:

分子蒸馏技术作为一种与国际同步的高新分离技术，具有其它分离技术无法比拟的优点：

1、操作温度低（远低于沸点）、真空度高（空载≤1Pa）、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；

2、可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；

3、其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；

4 、分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。

三、渗透汽化过程特点。

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产生

相变。因此在操作过程中必须不断加入至少相当于透过物气化潜热的热量，才能维持一定的操作温度。

（一）渗透汽化特点：

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－液平衡的限制，而主要受组分在膜内渗透速率控制。各组分分子结构和极性等的不同，均可成为其分离依据。因此，渗透汽化适合于用精馏方法难以分离的近沸物和恒沸物的分离。

3．过程中不引入其它试剂，产品不会受到污染。

4．过程简单，附加的处理过程少，操作比较方便。

5．过程中透过物有相变，但因透过物量一般较少，汽化与随后的冷凝所需能量不大。

6．渗透通量小，一般小于1000g/m2•h，而选择性高的膜，其通量往往只有100g/m2•h 左右，甚至更低。

7．膜后侧需抽真空，但通常采用冷凝加抽真空法，需要由真空泵抽出的主要是漏入系统的惰性气体，抽气量不大。

（二）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，这是应用渗透汽化法进行分离的先决条件。

2．从混合液中分离出少量物质，例如有机物中少量水的脱除，可以充分利用渗透汽化分离系数大的优点，又可少受透过物汽化耗能与渗透通量小的不利影响。

3．恒沸物的分离，当恒沸液中一种组分的含量较小时，可以直接用渗透汽化法得到纯产品。当恒沸物中两组分含量接近时，可以用渗透汽化与精馏联合的集成过程。

4．精馏难以分离的近沸物的分离。

5．与反应过程结合。利用其分离系数高，单极分离效果好的特点，选择性的移走反应产物，促进化学反应的进行。