渗透汽化膜

滲析汽化膜技術小節

1.定義：渗透汽化简称PV，又称为渗透蒸发是一种新型膜分离技术。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新型膜分离技术过程。

2.原理：具有致密皮层的渗透汽化膜将料液和渗透物分离为两股独立的物流，

料液侧(膜上游侧或膜前侧)一般维持常压【所有组分蒸汽分压都处于饱和状态】，渗透物侧(膜下游侧或膜后侧)则通过抽真空或载气吹扫的方式维持很低的组分分压。在膜两侧组分分压差(化学位梯度)的推动下，料液中各组分扩散通过膜，并在膜后侧汽化为渗透物蒸汽。由于料液中各组分的物理化学性质不同，它们在膜中的热力学性质(溶解度)和动力学性质(扩散速度)存在差异，因而料液中各组分渗透通过膜的速度不同，易渗透组分在渗透物蒸汽中的份额增加，难渗透组分在料液中的浓度则得以提高。可见，渗透汽化膜分离过程主要是利用料液中各组分和膜之间化学物理作用的不同来实现分离的。渗透汽化过程中组分有相变发生，相变所需的潜热由原料的显热来提供

3渗透汽化同时包括传质和传热的复杂过程，用于描述其机理的模型很多：溶

解扩散模型、孔流模型、不可逆热力学模型、虚拟相变溶解扩散模型、非平衡溶解扩散模型、等等被普遍认可的是：溶解扩散模型：溶解---扩散----吸收

4过程特点与传统的分离技术相比，渗透汽化过程的特点是：

1．高效，选择合适的膜，单级就能实现很高的分离度；

2．低能耗、运行成本低，一般比恒沸蒸馏法节能1/2~2/3，运行费用大大节省；

3．提高产品质量、环保，过程中不引入其它试剂，产品不会受到任何污染，，也有益于环境保护

4．过程简单，附加的处理少，操作方便；

5．资源利用率高，结构紧凑，占地面积小，便于放大及与其它过程耦合和集成。

交联聚乙烯醇膜上下包覆添加纳米SiO₂粉末的丙烯酸\丙丙烯晴共聚膜形成渗透汽化复合膜----纯化甲醇、研究纳米SiO₂粉末对共聚膜渗透汽化性能的影响结论：1.随纳米SiO₂粉末添加量增加，复合膜的分离因子先增大后减小，当纳米SiO₂

质量分数为0.15%时，渗透汽化膜有最佳分离因子分离指数达到最佳，这说明纳米SiO₂粉末可以提高共聚膜在甲醇水溶液中对水通过的选择性，2.复合膜分离

因子和渗透量对温度也有选择性，随温度升高，渗透量一直增大，而分离因子先增大后降低。3. 纳米SiO₂粉末在质量分数0.15% 65摄氏度对98%的甲醇水溶

液分离效果最佳。【无机纳米粒子用于聚合物改性，不仅能改善高分子材料的力学性能和热稳定性，而且对改善聚合物渗透汽化分离性也有明显效果】

表1 乙醇脱水运行费用的比较

(94wt%－99.9wt%，单位：德国马克/吨无水乙醇)

项目渗透蒸发法恒沸精馏法吸附法

蒸汽 6.40 60.00 40.00

电力8.80 4.00 2.60

冷却水 2.00 7.50 5.00

膜更换费用15.30

挟带剂 4.80

分子筛更换费用25.00

总计32.50 76.30 72.60