渗透汽化分离有机-有机恒沸体系的研究【文献综述】.doc

1、文献综述应用化学渗透汽化分离有机有机恒沸体系的研究随着当今社会的不断发展进步，人们对与生产实践密切相关的分离技术的要求越来越高，也在一定程度上增加了分离的难度。在分离的过程中，涉及的方法也从简到繁、技术从低到高级、工艺从一种方法到多种联用，以满足人类对生活改善日新月异的需求。为了适应这些需求，新的分离方法不断的涌现，膜分离技术就是其中之一。渗透汽化（PV）是用于液体混合物分离的一种新型膜分离技术，已经被开发为工业上可以接收的实用化技术，至今已有十多年的历史。1该技术可以用于液体混合物的分离，其突出的优点是能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸收等传统方法难以完成的分离任务。它特别适用于蒸馏法难以分离

2、或不能分离的近沸点、恒沸点混合物以及同分异构体的分离；对有机溶剂及混合溶剂中微量水的脱除及废水中少量有机污染物的分离，具有明显的技术上和经济上的优势；还可以同生物及化学反应耦合，将反应生成物不断脱除，使反应转化率明显提高。2我国对渗透蒸发膜分离过程的研究开始于20世纪80年代初。自1986年以来，这一领域的工作开始活跃起来，在膜材料、膜的制备和传递机理等方面的研究都取得了一定的进展。1992年，清华大学研制的改性聚乙烯醇/聚丙烯腈（PVA/PAN）复合膜通过技术鉴定，1995年浙江大学与衢化公司合作进行了年生产无水乙醇80吨的中试试验，同年中国科学院化学所也进行了日处理量260升的工业酒精渗透

3、蒸发脱水试验。1998年在燕山石化建立我国第一个千吨级苯脱水示范工程，获得成功。随着生产力的发展和科学技术的进步，渗透汽化膜分离技术的研究和开发也不断深入，应用领域也不断扩大。聚乙烯醇（PVA）是聚乙酸乙烯的水解产物，其分子链上含有大量的羟基，所以是一种优先透水膜。聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，具有良好的水溶性、成膜性、粘接力和乳化性，有卓越的耐油脂和耐溶剂性能以及良好的物理和化学稳定性。世界上第一张商品膜就是以聚乙烯醇为分离层而制备的渗透蒸发膜。3聚乙烯醇具有良好的水溶性，其水溶性收醇解度的影响很大，醇解度8789的水溶性最好，在冷水中度可以很快的溶解。醇解度在8990的，一般要加热到6070

4、才能溶解。醇解度在99以上的，只溶于95的热水。聚乙烯醇还具有优良的成膜性、粘结力和乳化性，有很好的耐油脂和耐溶剂性，是一种优良的渗透蒸发透水膜材料。张玉中等4研究了聚乙烯醇（PVA）与丙烯酰胺丙烯酸钠共聚物（PCOAANA）的辐照交联共聚物膜用于水乙醇混合物的渗透汽化分离，随着PCOAANA在共聚物中的含量由0上升到35，渗透及分离系数同时增大，膜材料对混合物中水及乙醇的选择性溶解，对渗透汽化过程起重大影响。李慧琴等5利用未改性的聚乙烯醇未膜材料，选择不同的添加剂和溶剂，采用相转化法成膜，并经戊二醛溶液交联处理，制备出超滤膜。文中分析了膜的形态结构，并对膜的性能进行测试。结果表明通常条件下制

5、备的膜表面致密，横断面呈多孔结构，几乎没有水透过膜层。这是由于PVA分子中的强氢键作用力对超滤膜的形成起着阻碍作用，只有在铸膜液处于临界分相状态时才能使膜呈现超滤性能。项爱民等6研究了聚乙烯醇改性及吹膜技术。经改性剂改性前后的IR分析结果表明，改性剂与PVA分子间发生了强烈的相互作用，并形成了较强的分子复合键。改性PVA塑化温度的研究表明，醇解度为88的PVA，随相对分子质量的增加，塑化温度升高。醇解度升高时，PVA塑化性能下降；改性剂用量增加，塑化温度下降。吹膜工艺研究表明，成膜助剂的加入能明显改善改性PVA的加工流动性，PVA膜对冷却效果要求较高，吹膜后的热定型处理能降低其吸湿性，延长水溶

6、时间。SHAHVERDIM等7用戊二醛交联的聚乙烯醇膜进行乙二醇的脱水实验，交联度以及活跃层的厚度分别用衰减全反射傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜测定。SHAHVERDIM等7研究了交联剂和操作条件的影响，比如乙二醇的浓度和操作温度，对蒸发量和PVAPP多孔膜的选择性的影响。MPEIVASTI等用聚乙烯醇膜渗透蒸发分离了甲醇和MTBE，研究了甲醇浓度1030WT,料液温度2545和真空度1535MBAR范围内的通量和分离系数，实验表明PVA膜对甲醇有很好的选择性，效果良好。LYWANG等用戊二醛交联聚乙烯醇和聚丙烯酸的共混膜渗透蒸发分离甲醇/DMC，研究了料液温度、甲醇浓度等实验条件的影响以

7、及不同戊二醛含量膜的渗透性能，在5070下，甲醇浓度为4070WT时，渗透液中甲醇含量始终大于986WT。ASHUTOSHSHARMA等8利用湿润性和溶解度不同的致密膜测定不断蒸发的甲醇和异丙醇的渗透物，发现对于小孔径和湿润性更大的膜，蒸发量大大低于消失的平衡时的蒸汽量。这种现象是与基于开尔文方程的蒸汽平衡压力下降保持一致性的。ROBERTYMHUANG等9对渗透蒸发及其渗透过程的最新研究进展进行了综述，也涉及到了膜渗透蒸发汽化中一些悬而未决的问题，其重点包括膜物质传输、膜材料的选择，边界层的浓度极化，纤维膜中的压力恢复，非对称膜和复合膜以及渗透活化能等问题。虽然渗透汽化作为一种膜分离技术具有

8、许多优点，是一种较理想的分离手段，但在应用中还存在一定的问题。9与色谱法比较，分离精度不高，同时多组分分离做不到；在操作过程中，膜面易受污染，形成附着层，使膜的性能降低，降低膜的透水率，形成浓差极化现象。此外，在膜分离技术中容易遇到膜污染问题，即膜的透水量随运行时间延长而下降。10对于该项技术中存在的问题，许多专家学者都提出了自己的改进方法。由涛等10认为，为了减少浓差极化，可以采用错流流程。采用一定的方法对膜面或膜内的污染物进行清洗，可以使透水量得到提高。常用清洗方法是高流速水清洗和用化学清洗剂对膜进行清洗。浙江大学的陈欢林等11提出了连续渗透汽化级联工艺的计算方法，还对过程设计与装置的运行

9、结果进行了比较，所提出的级联逐板计算方法，能用于醇水混合物渗透汽化膜分离的工业过程放大设计。渗透汽化膜分离技术作为一种新型的膜分离技术，因能耗低且对用一般技术较难进行分离的近沸点、恒沸点混合物等有较好的分离效果，因此应用很广泛。通过与其他分离技术的集成以及本身工艺的改进，其应用前景会更加广阔。参考文献1陈镇,秦培勇,陈翠仙渗透汽化和蒸汽渗透技术的研究、应用现状及发展现状J膜科学与技术,2003,234372陈翠仙,韩宾兵,李继定渗透汽化膜分离技术及其研究、应用进展J科技导报,200063蔡邦肖,张佩琴聚乙烯醇渗透汽化分离膜的研究进展J华东理工大学学报（自然科学版）,2006,022352404

10、张玉中,张可达聚乙烯醇辐照交联共聚物渗透汽化分离膜J功能高分子学报,1990,321491545李惠琴,张玉忠,李泓,李然聚乙烯醇膜的制备与性能表征J天津工业大学学报,2005,253146项爱民,刘万蝉,赵启辉,康智能聚乙烯醇改性及吹膜技术研究J中国塑料,2003,17260627SHAHVERDIM,MOHAMMADITSEPARATIONOFETHYLENEGLYCOLWATERMIXTURESWITHCOMPOSITEPOLYVINYLALCOHOLPOLYPROPYLENEMEMBRANESJJOURNALOFAPPLIEDPOLYMERSCIENCE,2010,1193170417

11、108ASHUTOSHSHARMA,SUMESHPTHAMPI,SATYANARAYANAVSUGGALA,ANDPRASHANTKBHATTACHARYAPERVAPORATIONFROMADENSEMEMBRANEROLESOFPERMEANTMEMBRANEINTERACTIONS,KELVINEFFECT,ANDMEMBRANESWELLINGJLANGMUIR,2004,2011470847149ROBERTYMHUANGLIQUIDSEPARATIONBYMEMBRANEPERVAPORATIONAREVIEWJINDENGCHEMRES,1997,3641048106610由涛,陈龙祥,张庆文,洪厚胜渗透汽化分离乙酸的研究进展J化工进展,2009,28218719211陈欢林,周志军,刘荣娥连续渗透汽化过程工艺设计与优化J化学工程,1998,2651823