渗透蒸发试验讲义一.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,低能耗高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:利用憎水膜提取水中低含量有机物,如卤代烃、酚类以及醇类等。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.1.1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。当液体混合物与渗透汽化膜表面接触时,其中某一组分优先在膜中溶解,由于膜下游侧抽真空,这一组分又优先汽化通过膜,实现了组分之间的分离。1.2传递机理溶解-扩散模型渗透汽化是兼有传热和传质的过程,通常用溶解-扩散模型来描述膜的传递,整个传质过程有五步组成:1.组分从料液主体通过边界层传递,达到膜的表面,这个是对流传质问题;2.渗透组分吸附在膜的表面;也可以认为膜和液体混合物接触了发生溶胀,各组分在液体和膜之间进行分配,从而产生选择性吸附;3.渗透组分扩散通过膜至膜的下游,这个是分子扩散;4.透组分在渗透侧解吸;5.渗透组分由气-膜界面扩散至气相主体(浓度或者压力)。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。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。1.3影响渗透汽化的因素渗透汽化过程中涉及多种梯度变化(如浓度、压力、温度),影响的因素较多,主要有以下一些:1.3.1膜材料与结构膜材料...