温度和浓度对渗透汽化分离水溶液中丁醇的影响.pdfVIP

2008年12月 新膜过程研究与应用研讨会论文集 ·225· 温度和浓度对渗透汽化分离水溶液中丁醇的影响 周浩力，苏仪，万印华+ (中国科学院过程工程研究所，北京100190) 摘要：以丁醇／水溶液为研究对象，考察了不同温度下，渗透汽化膜对丁醇／水溶液的分离性 能，并通过Arrhenius方程研究了不同丁醇浓度下渗透活化能的变化情况． 关键词：渗透汽化；丁醇；温度；浓度；分离因子 研究的重点．渗透汽化在分离水中低浓度的有机溶 近几年来，渗透汽化(Pervaporation，pv)作为 液体混合物的分离技术，以其分离效率高，能量消耗 剂具有很强的优势【1j，因此目前利用渗透汽化技术 少，适宜分离共沸点化合物等优点，而成为研究的热 分离丁醇／水溶液已成为学术界研究的热点之 点．其分离原理是利用液体混合物中组份蒸汽压差 一[21． 的推动下，利用渗透气化模对组份不同的吸附和不 在发酵过程中，丁醇的浓度是不断变化的，在何 同扩散选择性来实现分离的目的，如图1所示． 浓度下进行渗透汽化分离效果最佳是发酵一渗透汽 化耦合的关键问题之一．同时许多研究也表明温度 ● ● 是影响渗透汽化膜分离的重要因素，因此，通过需求 最佳的分离条件，以达到最佳的分离效果，才能在实 ～ 际生产中最大限度的发挥渗透汽化技术的特点．为 此，本文重点研究了丁醇浓度和操作温度对渗透性 ● 能膜性能的影响． ·水分子 膜 ●醇分产 1 实验部分 图1渗透汽化原理图 1．1原材料与装置 Schematicofthe Fig．1 diagrampervaporation 渗透汽化过程中，质量的传递通常用溶解扩散 模型来描述即：1)渗透物从料液中吸附到膜上表 实验以不同浓度的丁醇侏双组分体系为研究 面；2)渗透物膜内的扩散；3)渗透物在低压下从膜对象，温度从30～70℃，流速2L／rain．图2为实验 的下表面解析到低压环境中．因此，渗透物的渗透选 装置示意图，原料液(发酵液或模拟液)通过蠕动泵 择性是溶解性和扩散性作用的结果．物质的溶解性 输送到渗透汽化膜组件中，渗透汽化膜选择性分离 由物质与膜材料间的相互作用决定．而扩散性则由 一部分料液．截流液通过出口返回到料液罐中达到 渗透物分子的大小、形状等因素决定．当吸附性和扩 连续循环的目的．渗透汽化膜的驱动力就是膜两侧 散性都有利于一个物质时其渗透性能对这个物质就 物质蒸汽压的不同．因此膜的截留侧压力保持大气 很高…． 压，透过侧使用真空泵或气体吹扫维持一个很低的 丁醇作为一种重要的化工原料，被广泛应用于