真空膜蒸馏法分离乙醇溶液的研究.pdfVIP

· 12· of 2011 V01．21No．1 过滤与分离Journal FiltrationSeparation 真空膜蒸馏法分离乙醇溶液的研究 顾蓓蓓湖啸林 (南通大学纺织服装学院，江苏南通226019) 摘要：采用聚偏氟乙烯复合中空纤维膜制作膜组件，制备小型实验装置用来分离从低浓度到高浓 度的乙醇溶液，研究探讨了进料温度、料液流速、料液浓度、真空度对膜通量和分离因子的影响。进料温 度升高时。膜通量及分离因子均增大。冷侧真空度的增加，通量呈线性增长，但分离因子减小。料液流速 对膜通量和分离因子的影响温和。结果表明，真空膜蒸馏适用于浓缩浓度低于60％乙醇溶液，分离因子 均在4以上，膜通量最高可达8．86 kg／m2·h。 关键词：真空膜蒸馏；乙醇溶液；聚偏氟乙烯；中空纤维；传质推动力 中图分类号：TQ028．8 文献标识码：A 文章编号：1005—8265(2011)01-0012--04 ．o前言 的关注。 本文主要运用真空膜蒸馏过程来分离乙醇水溶 由于能源危机，人们开始认识到利用可再生资源 液。研究在进料温度、料液流速、料液浓度、真空度、冷 (如粮食或植物纤维)发酵生产酒精作为生物能源来代 却温度等不同参数下对膜通量和分离因子的影响，进 替部分汽油。通常主要以甘蔗、玉米为原料，采用间歇 而对传质传热机理探讨，来实现工业中低浓度乙醇溶 发酵方式，能在短时间的发酵时间内获得较低浓度的 液浓缩最优化。 酒精。但是浓缩酒精需要消耗大量的能量，这方面阻碍 了粮食或植物纤维用于生产酒精。 l试验过程与仪器 膜蒸馏(MD)是一种新型的膜分离技术111，它采用 I．I材料和组件 疏水微孔膜以膜两侧温度差为传质推动力，当不同温 在实验室真空膜蒸馏过程中，制取50根，长为 度的水溶液被疏水微孔膜分隔开时，由于膜的疏水性。 400 mm，膜外径为1．2mm，内径为0．6mm，平均孔径 两侧的水溶液均不能透过膜孔进人另一侧，但由于热 0．2ILm的聚偏氟乙烯复合中空纤维膜，平行放人长为 侧水溶液在膜界面处的水蒸汽压高于冷侧，水蒸汽就 40 cm，内径为8cm的PV管中两端用环氧树脂封装， 会透过膜孔从热侧进人冷侧而冷凝翻。在膜蒸馏过程中。 保证相邻中空纤维膜无相互接触，制得高密度封装膜 微孔膜仅仅作为气液界面的支撑。膜蒸馏技术可以取 组件。膜组件在0．OlMPa下预压至水通量基本稳定， 代传统分离过程，是最节能、低成本的分离技术。 然后再在0．01MPa下测量。膜组件有效膜面积S，以下 在膜蒸馏形式中，由于低能耗、装置简单和较高的 公式求得： 膜通量，真空膜蒸馏被认为是最有效的分离形式网。真 S=zdlN 空膜蒸馏过程中，冷凝发生在膜组件外，装置下游采用 式中：S为膜丝管内有效总面积，d为膜丝的内径， 低压，低于平衡蒸气压