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《膜分离工程 第八章 渗透蒸发课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、渗透汽化渗透汽化简介渗透汽化基本原理渗透汽化膜材料渗透汽化在水处理过程中的应用各种膜分离技术分离范围膜过程分离机理分离对象孔径（nm）粒子过滤体积大小固体粒子>10000微滤体积大小0.05~10μm的固体粒子50~10000超滤体积大小1000~1000000道尔顿2~50的大分子，胶体纳滤溶解扩散离子、分子量<100的有机物<2反渗透溶解扩散离子、分子量<100的有机物<0.5渗透汽化溶解扩散离子、分子量<100的有机物<0.5膜分离法传质推动力分离原理应用举例微滤（MF）压差0.05～0.5筛分除菌，回收菌，分离病毒超滤压差0.1～1.0筛分蛋白
2、质、多肽和多糖的回收和浓缩反渗透压差1.0～10盐、氨基酸、糖的浓缩、淡水制造渗析浓差筛分脱盐，除变性剂电渗析电位差电荷、筛分脱盐，氨基酸和有机酸分离渗透气化压差、温差溶质与膜的亲和作用有机溶剂与水的分离，共沸物的分离各种膜分离法的原理和应用范围渗透汽化这一过程是由“permeation”(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(渗透汽化或渗透气化)。渗透汽化又称渗透蒸发,是有相变的膜渗透过程。膜上游物料为液体混合物,下游透过侧为蒸气,为此,分离过程中必须提供一定热
3、量,以促进过程进行。渗透汽化过程具有能量利用效率高、选择性高、装置紧凑、操作和控制简便、规模灵活可变等优点。对某些用常规分离方法（精馏、萃取）能耗和成本非常高的分离体系,特别是近沸、共沸混合物的分离,渗透汽化过程常可发挥它的优势。PV发展史1917年Kober首先提出了“pervapoation”对渗透汽化的研究始于20世纪50年代，Kammermyer，Bining，Long及Neel等科学家对这一膜过程进行了系统研究。该技术得到广泛重视是20世纪70年代末至80年代初。德国GFT公司在欧洲首先建立了乙醇脱水的渗透汽化装置到2000年，已有100多套
4、渗透汽化装置用于乙醇、异丙醇、丙酮、乙二醇及乙酸的脱水。我国对渗透汽化的研究始于1984年。基本原理渗透汽化分离的原理如图所示。即在膜的上游连续输入经过加热的液体,而在膜的下游以真空泵抽吸造成负压,从而使特定的液体组分不断变作蒸气透过分离膜,然后,再将此蒸气冷凝成液体而得以从原液体中分离出去。总括起来,其分离过程可分为3步：①被分离的物质在膜表面上有选择地被吸附并被溶解;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。渗透汽化分离物质的过程示意参见下图。由图可见,经由上述①~③的分离机制而到达膜的另一侧,变为蒸气组分,被进一步冷凝后,将浓缩
5、成90%的产品。(2)、渗透汽化过程分类根据膜两侧蒸气压差形成方法的不同,渗透汽化可以分为以下几类: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蒸气压差,如图(a)。②热渗透汽化或温度梯度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气压差。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,但传质推动力小,如图(b)。③载气吹扫渗透汽化用载气吹扫膜的透过侧,以带走透过组分,如图(c)所示。吹扫气经冷却冷凝以回收透过组分,载气循环使用。若透过组分无回收价值(如有机溶剂脱水)可不用冷凝,直接将吹扫气放空。典型性渗透汽化流程产物
6、加热器渗透汽化器放空换热器渗透液冷凝器真空泵进料渗透汽化的优缺点A、单级选择性好是渗透汽化的最大特点。从理论上讲，渗透汽化的分离度是无限的，适合分离沸点相近的物质，尤其是恒沸物的分离，对于回收含量低的溶剂也是一种好方法。B、过程操作简单，易于掌握，有部分相变，故能耗较低。C、由于操作中进料侧原则上不须加压，所以不会导致膜的压密，渗透率不会随时间的延长而下降；并且在操作过程中形成的膜的溶胀活性层将会自动转化为非对称膜，对膜的透过率和使用寿命有益。D、与反渗透等过程相比，渗透汽化的通量要小得多，一般在200g/(m2h)以下，而且高选择性的渗透汽化膜，通量
7、往往在100g/(m2h)左右。传递过程基本原理溶解扩散模型孔流模型虚拟相变溶解扩散模型蒸发－渗透模型不可逆热力学模型逾渗模型透过膜的渗透机理（溶解—扩散）AB分离膜1.5.1Solution-diffusionmodelFeedliquidDissolutionDiffusionPermeatevaporδEvaporation渗透速率（Permeance）：溶解扩散模型优缺点溶解扩散模型属于半经验模型,考虑了所有重要的过程参数的影响,尤其适于膜过程的开发和优化.但是它忽略了组分间的偶合效应.因此,仅当组分间相互作用很弱(如优先透过组分原料液侧浓度很
8、低)而可以忽略时,溶解扩散模型才能成功地用于膜的测试和比较.由于多个基本数据归并于渗透系数中,
