pva复合膜的渗透汽化性能研究(i)论文

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1、PVA复合膜的渗透汽化性能研究(I)论文摘要：本文研究了以PAN膜为支撑层的PVA复合膜分离醇水溶液的性能。着眼于工业应用，揭示了渗透汽化操作条件对分离性能的影响，展示了长期运行时的分离性能。结果表明，PVA复合膜具有高渗透通量(J＞500g／m2·h)和优异分离率，长期运行(大于8个月)性能稳定。关键词：PVA复合膜渗透汽化酒精脱水分离性能崛起于液体分离领域的渗透汽化膜过程，正是由于运用了聚乙烯醇／聚丙烯腈(PVA／PAN)复合膜，才于80年代初首先在酒精脱水的工业生产中得到成功应用。我们设计开发成功的首台渗透汽化中试装置1，2采用的是以P

2、VA为主要材料的复合膜。因此.freel2。除说明外，运行温度31℃，膜面流速4.2×10-2m／s，膜下游压力7×103Pa--10×103Pa。以不同浓度的酒精为料液，改变操作温度或膜下游真空度或膜面物料流速，可获得一定条件下复合膜的渗透汽化分离性能。渗透通量(J)以单位时间(h)单位膜面积(m2)透过的渗透物重量(g)表示，料液和渗透物的乙醇浓度(Xe、Ye)用气相色谱分析方法测定3。分离因子(α)的表达式为：α=［渗透物中水浓度（Y2·h，而渗透物中的乙醇在料液恒沸组成浓度时仍然检测不出，直到料液的乙醇浓度大于962.h)乙醇浓度（／

3、s之后，渗透通量呈恒定趋势。由此可见，在一定范围内，增大膜面流速是提高复合膜渗透通量的一个措施。这是由于在渗透汽化过程中，膜面料液中的组分水优先渗透过膜，导致膜面料液的乙醇浓度远高于主体料液，这在高通量的渗透汽化膜时更为严重。增大膜面流速的效果可减少这种浓差极化层的厚度，强化过程传质，从而获得了高的渗透通量。对于使用中等渗透通量(一般指J＝200～300g／m2·h)的膜，大于0.01m／s膜面流速的装置设计，则成为一个成功的渗透汽化工艺1,2。但将上述结果结合图1的结果考虑，可以认为，对于高通量的渗透汽化膜，工艺设计的膜面流速应取0.02m

4、／s左右，以便更好地发挥复合膜的高通量优点在生产中的效益。2.2长期运行对复合膜性能的影响用膜号4707、4706分别进行了长期运行试验，结果见表2。表2长期运行时的膜性能膜号累计运行时间操作温度（℃）膜下游压力（Pa）乙醇浓度（2.h)料液渗透物47078小时257×10394.560.05245.7个月271×10395.650.005310470624小时444×10389.660.126472.3个月237×10394.560.153388.3个月271×10395.650.20216复合膜在开始投入运行之前，已在室温条件下贮存的时间

5、：4707膜为3.3个月，4706膜为1.8个月。表2表明，2个批号的PVA复合膜分别经长达5.7个月和8.3个月的运行试验，渗透物中乙醇浓度几无增加，即分离率没有明显变化。由于实验测试时都未对操作条件加以调整控制，表2所示的渗透通量经长期运行时间的延长而下降，这应归因于操作温度的降低和膜下游压力升高的双重效应的影响结果。根据这些实验结果可以认为，PVA复合膜对醇水溶液的分离性能是稳定的，长期运行不会使膜的分离性能明显下降，这些膜装置在生产应用中将会有较长的使用寿命。3结论以PAN为支撑层的PVA复合膜分离乙醇水溶液，渗透物中检测不出乙醇组分

6、，渗透通量达500g／m2·h以上，即使在料液乙醇浓度大于99ent，1995，3：195—2062蔡邦肖，朱长乐，刘茉娥，化学工业与工程，1996，13(1)：14—203蔡邦肖，水处理技术，1996，22(5)：2824JNeel，Introductiontopervaporation，inPervaporationMembbraneSeparationProcesses，EditedbyRYMHuang，1991：36—375TKataokaetal，JournalofChemicalEngineeringofJapan，1991，24

7、(3)：3306J.Neel，etal，JournalofMembraneScience，1986，27：217