CA膜分离MeOH/MTBE混合体系的渗透汽化传质模型

渗透汽化 (Pervaporation，PV)是近 40年来颇受注 目的一项新的膜分离技术，具有一次性分离度高、设备简单、无污染、低能耗等优点。对于共沸或近沸的混合物体系、脱除微量水、有机溶剂脱除等传统分离方法难以奏效的领域 ，PV分离效果突 出，显示出可喜的应用前景 。其中有机物 ／有机物的 PV分离倍受关注 ，醇 ／醚混合物的 Pv分离是有机混合物分离体系 中 的一个研 究 热 点 ，其研 究重 点 为 甲醇(MeOH)／甲基叔丁基醚 (MTBE)和 乙醇 (EtOH)／乙基叔丁基醚 (ETBE)的分离。

目前 ，MeOH／MTBE混合物 的 PV分 离研 究主要集 中在膜材料 的开发和对其分离机理的探索两个方面 。在膜材料的开发上己取得了很大进展Ⅲ，已研制出接近工业化的等离子改性膜 。PV的分离机理，由于涉及到渗透物和膜 的结构和性质 ，渗透物组分之间、渗透物与膜之间复杂的相互作用，涉及到化学、化工、材料、非 晶态物理学等学科的交叉，研究工作的难度较大。但到 目前为止，也已提出了几种描述PV传递机理的模型，主要包括溶解一扩散模型[2]、孔流模型『3]、虚拟相 变溶解扩 散模 型 51等，其 中溶解 一扩散模型是当前应用最为广泛描述 PV过程 的传质模型。其基本假设为膜两侧界面保持热力学平衡，并认为 PV传质分为 3步 ，即：渗透物 小分子在进料侧膜面吸着 (sorption)溶解 ；在浓度梯度作用下扩散透过膜；在渗透侧膜面汽化解吸 (desorption)。

在 PV 的典型操作条件下 ，第 3步速度很快，对整个传质影响不大 ，因而溶解 一扩散模型最终归结为第 l步和第 2步，即渗透物小分子在膜中的溶解(吸着 )过程和扩散过程的描述 。目前用于解释 PV溶解过程的热力学模型主要有 Flory-Huggins理论同、UNIQUAC模型[71以及 Doong和 Ho模型阎等 。大量研究表 明，UNIQUAC模型对高度偏离理想状态的混合物体系的预测性较好[9-砌。

本 文采 用 二醋 酸 纤 维 素 (Celluloseacetate，CA)膜进行了 MeOH／MTBE混合物 的 PV分离，讨论了 CA膜的溶胀及渗透汽化行为，基于溶解 一扩散模 型建立 了 MeOH／MTBE混合物在 CA膜 中的传质模型，采用 UNIQUAC模型预测混合物组分在膜 内的溶解度 。