参考文献 16

致谢 18

1前言

1。1渗透汽化

1。1。1渗透汽化的基本原理

渗透汽化（PV）采用非对称膜或具有致密性的高聚物膜对混合液进行分离。混合液经加热后，在常压下流入膜组件，与膜表面接触，在膜下游侧维持低压。因为混合液侧组分与膜下游侧组分的蒸汽分压存在差异，且膜下游侧组分的蒸汽分压比混合液侧组分的蒸汽分压低，所以混合液中各组分将在膜下游侧渗透。由于膜下游侧为低压区，所以渗透物组分流入膜组件后，在膜下游侧汽化成蒸气，用抽真空或是用惰性气体吹扫的办法将蒸气去除。因为原料液中各组分经过膜的速率存在着差异，所以可以根据透过速率这一因素从原料液中分离出透过速率较快的组分。从膜组件中流出的截留物则是不能透过膜的组分，且截留物的纯度高。当混合液相同时，膜的性质是决定渗透速率的主要因素。在制膜方法和制膜原料选用得当的情况下，所制得的膜能够使混合液中的一种组分快速透过，而另一种组分不易透过。因此可以用PV这一既高效又节能的分离技术来分离混合液。

1。1。2渗透汽化的应用论文网

PV作为新型的分离技术，与其他分离技术如萃取相比，拥有操作简单、选择性好、能耗低和不引入第三组份等优势。恒沸物、近沸物和同分异构体用传统的分离技术难以分离[2]， PV技术却能将它们高效地分离出来。目前，在有机溶剂及混合溶剂的脱水、有机混合物的分离、废水处理及溶剂回收[3-7]中常用到PV分离技术。

第一个渗透汽化的中试装置用来把水从发酵乙醇产品中脱除。在化学工业中，第一个用于乙酸乙酯脱水的装置在1985年投产。目前，在有机溶液的脱水中， PV分离技术已经得到广泛应用，并为生产醇类、醚类、酮类等有机溶剂提供了新方法。对于如含氯的烃类化合物和苯等含水量较少的有机溶剂，PV分离技术能更好地除去其中的水分。在工业中，PV分离技术最常用在有机溶剂及混合溶剂的脱水中,但有些问题还需进一步处理，如:对膜渗透性能的提高，和对其分离性能的改进；需进一步改善膜组件设计和完善膜性能。虽然不锈钢板框式组件有耐碱、耐酸、耐压等优势， 但其制造费用太高。而卷式或者是中空纤维组件的制造费用较低，但需解决其在汽化空间等方面的问题。

萃取精馏、恒沸蒸馏能用来分离有机混合物，但存在很多缺点，如分离过程复杂、设备费用和操作费用昂贵以及能耗高。而PV技术分离有机混合物的过程简单，同时拥有设备费用和操作费用少、能耗低且无污染的优点。PV分离技术常用于分离芳烃与烷烃、醇与醚、烷烃与烯烃等有机混合物。渗透汽化能够替代或是部分替代精馏操作。作为操作单元之一，精馏在能源方面消耗较高。美国能源部报导称，精馏消耗的能源占据了美国石油炼制业、化学工业的总能耗的28%。研究人员认为PV分离技术的使用能够节省10%左右的能源。由此可以看出，渗透汽化技术在未来的工业应用中有着巨大的潜力。

PV分离技术对水中有机杂质的脱除在工业上已有研究,且得到了广泛的应用，如溶剂回收、废水处理、污染的控制以及杂质含量的减少。废水中含有少量有机物，如甲苯、苯、三氯乙烷、氯仿和丙酮等。若想使废水达到排放标准，则可以使用有机物优先透过膜，而且此分离过程能耗低。目前对用于疏水性有机溶剂的膜已具有高度的选择性, 但对乙酸、乙醇等亲水性有机溶剂的选择性不好, 因此急需开发适合这类亲水性有机溶剂的膜。