渗透汽化膜组件在有机物-水体系中的应用
摘要:介绍了渗透汽化(PV)技术中采用的膜组件的种类及开发现状,论述了近年来渗透汽化膜组件在有机物脱 水、水中有机物回收及水中挥发性物质脱除方面的应用状况,探讨了渗透汽化膜组件研究中存在的问题,指出了其未来发展的方向。认为开发新型的膜组件,降低使用膜组件的费用以及开发具有高选择性且稳定性好的PV膜是未 来研究的重点;应深入研究膜及膜组件的传质动力学,取得关于膜性能、膜组件构形和过程设计等方面的信息;并将 PV膜组件和其他工业过程整合成为一个高效的体系。
关键字:渗透汽化;膜组件;有机物-水体系
渗透汽化(Pervaporation,PV)是具有相变的膜渗透过程,膜的上游为料液,下游透过侧为蒸气。与传统的精馏、吸附和萃取等分离工艺相比,它具有分离效率高、设备简单、操作方便和能耗低等优点,适用于近沸、恒沸体系,对于有机溶剂脱水、水中微量有机物的脱除及有机或有机混合体系的分离等方面具有明显的优势。在PV技术中除了关键的膜材料外,膜组件也是决定分离效果的重要因素,其研究及应用状况也得到了学者们的重视。
1 PV膜组件的种类
PV膜组件的选择和设计非常重要。膜组件的结构主要影响料液在膜面的流动分布。设计的准则是料液在膜面上流动充分、分布均匀、不存在短路或流动死区。PV组件的不同形状和流型将导致不同的液相边界层传质关系,对整个传质过程产乍重要影响。目前,PV过程最常用的膜组件是板框式、螺旋一卷式、管式和巾空纤维式。板框式膜组件是多组渗透层与料液层交替构成,只要通过简单的交换出板膜就可以测试不同的平板膜,但其流体力学状况往往较差,膜面积与组件体积的比例低,并同‘拆卸费时、劳动强度大、成本费用高。
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