滲透氣化法根據(jù)溶質(zhì)間透過(guò)的相互作用決定溶質(zhì)的滲透速度,根據(jù)相似相溶的原理,疏水性較大的溶質(zhì)易溶于疏水膜,因此滲透速度高,在透過(guò)一側(cè)得到濃縮。滲透氣化的原理示于圖。疏水膜的一側(cè)通入料液,另一側(cè)(透過(guò)側(cè))抽真空(圖4.5)或通入惰性氣體,使膜兩側(cè)產(chǎn)生溶質(zhì)分壓差.在分壓差的作用下,料液中的溶質(zhì)于膜內(nèi),擴(kuò)散通過(guò)膜,在透過(guò)側(cè)發(fā)生氣化,氣化的溶質(zhì)被裝置外設(shè)置的冷凝器回收。滲透氣化過(guò)程中溶質(zhì)發(fā)生相變,透過(guò)側(cè)溶質(zhì)以氣體狀態(tài)存在,因此xc了滲透壓的作用,從而使?jié)B透氣在較低的壓力下進(jìn)行,適于高濃度混合物的分離。滲透氣法利用溶質(zhì)之間膜透過(guò)性的差別,特別適用于共沸物和揮發(fā)度相相差較小的雙組分溶液的分離。例如,利用滲透氣化法溶縮乙醇。因此,滲透氣化又稱(chēng)膜蒸滲透氣化又稱(chēng)膜蒸餾。滲透汽化可經(jīng)濟(jì)地用于較寬的領(lǐng)域, 但濃度范圍有一定限制, 如料液中要脫除者在100ppm以下, 用活性炭吸附可能較便宜;同樣, 若大于5%~10%,則精餾, 吹除等法可能仍較滲透汽化為便宜, 而中間區(qū)域100ppm~5%之間,滲透汽化法較有優(yōu)勢(shì), 可有不少重要的用途。當(dāng)前滲透氣化主要有三方面應(yīng)用,即溶劑脫水, 水的純化以及有機(jī)物一有機(jī)物的分離。, 其它方面的應(yīng)用正在不斷開(kāi)發(fā), 特別是有機(jī)物/有機(jī)物的分離列為膜分離中重要研究課題的重要一項(xiàng), 也是因?yàn)樗芴婊虿糠痔婢s。精餾為重要的操作單元, 但也是高能耗操作單元, 據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)報(bào)導(dǎo),美國(guó)化學(xué)工業(yè)和石油煉制工業(yè)中的28%能耗為精餾所用, 認(rèn)為如果用滲透汽化技術(shù), 只要能節(jié)約10%就非常可觀了。
滲透汽化(滲透蒸發(fā),Pervaporation,簡(jiǎn)稱(chēng)PV)是一種以混合物中組分滲透壓差為推動(dòng)力,依靠各組分在膜中的溶解與擴(kuò)散速率差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物分離的新型膜分離技術(shù)過(guò)程。
均相流體混合體系中各組分在物理化學(xué)性質(zhì)上是存在差異的,各組份在膜中的熱力學(xué)性質(zhì)(溶解度)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(擴(kuò)散速度)存在著差異,導(dǎo)致滲透汽化膜對(duì)不同組分具有選擇透過(guò)性,使得各組分得以分離。
滲透汽化膜將料液和滲透物分離為兩股獨(dú)立的物流,料液側(cè)一般維持常壓,滲透物側(cè)則通過(guò)抽真空的方式維持較低的組分分壓。在膜兩側(cè)組分分壓差的推動(dòng)下,料液中各組分?jǐn)U散通過(guò)膜,并在 膜后側(cè)汽化為滲透物蒸汽。由于料液中各組分的物理化學(xué)性質(zhì)不同,它們?cè)谀ぶ械臒崃W(xué)性質(zhì)(溶解 度)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(擴(kuò)散速度)存在差異,因而料液中各組分滲透通過(guò)膜的速度不同,易滲透組分在滲 透物蒸汽中的份額增加,難滲透組分在料液中的濃度則得以提高。
武漢智宏思博環(huán)保科技有限公司主要產(chǎn)品為滲透汽化膜和VOCS回收材料及其配套裝置,用于能源、環(huán)保、生物制藥、精細(xì)化工、石化、電子、食品行業(yè)的脫水和VOCS回收。本公司由原全國(guó)吸附協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王金渠教授擔(dān)任技術(shù)顧問(wèn),由大連理工大學(xué)吸附與無(wú)機(jī)膜研究所提供技術(shù)支持,由從業(yè)十多年的周志輝博士團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)研發(fā)。2012年公司獲得“湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”,申請(qǐng)及授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利24項(xiàng),在分子篩滲透汽化膜和VOCs回收領(lǐng)域擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。本公司已發(fā)展成為國(guó)內(nèi)從事滲透汽化膜溶劑脫水和VOCs回收的研究和應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)。