CN1101249C - 用聚偏氟乙烯渗透汽化膜分离乙醇水溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于用聚偏氟乙烯渗透汽化膜优先透过乙醇，分离乙醇质量浓度为0.1%～20%乙醇稀水溶液。目前乙醇稀水溶液的分离浓缩主要采用蒸馏、萃取、吸附、超滤、反渗透等方法，本发明提供的渗透汽化膜分离方法是采用聚偏氟乙烯制成的乙醇优先透过渗透汽化膜，分离操作工艺简单，可在常温下进行，并且该方法具有能耗低、无污染等优点。
Description
本发明涉及用聚偏氟乙烯渗透汽化膜优先透过乙醇，分离乙醇质量浓度为0.1％～20％的乙醇稀水溶液。
渗透汽化法是近二十多年迅速发展起来的一种新的液体混合物分离技术。它是利用液体混合物中各组分在膜中的溶解度与扩散系数的差别，优先透过组分在蒸汽压差和浓度梯度的驱动下，通过溶解、扩散、蒸发、解吸过程透过膜，最后透过的蒸汽被冷凝收集，从而使液体混合物得到分离。
目前乙醇稀水溶液的分离浓缩主要采用蒸馏、萃取、吸附、超滤、反渗透等方法，与上述方法相比，渗透汽化膜分离法具有一次性分离程度高、过程简单、能耗低、无污染等特点，由于其分离过程不受汽液平衡的限制，特别适宜于有机物水溶液恒沸与近沸体系的分离，已引起人们的普遍重视。八十年代以来，各国学者，特别是R.Y.M.Huang(R.H.M.Huang，Pervaporation membrane separation processes.Elsevier，Amsterdam，1991)于义松，李文俊(于义松，李文俊，于同隐，壳聚糖对醇-水混合液的分离，膜科学与技术，1990，Vol.10，60-65)等对优先透过水的渗透汽化膜进行了广泛的研究和探讨，目前在高浓度乙醇/水脱水领域已实现了工业化，然而，对有机溶质优先透过膜的研究，国内处于起步状态，尤其是乙醇稀水溶液的分离方面，目前尚未有应用聚偏氟乙烯渗透汽化膜分离乙醇稀水溶液的报道。
本发明的目的是采用特定的结构和分子量的高聚物——聚偏氟乙烯为基材，按设定的工艺条件制成乙醇优透过的渗透汽化膜，对0.1％～20％的乙醇稀水溶液进行分离。本发明的内容是以聚偏氟乙烯为膜材料，用相转化法制备出渗透汽化膜，利用渗透汽化分离装置，使乙醇/水混合液中的乙醇优先渗透过膜，从而乙醇和水得到分离。本发明的具体内容包括以下二个方面：1.聚偏氟乙烯膜的制备：
将平均分子量为2-55万的聚偏氟乙烯溶解在二甲基乙酰胺或二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶液中，丙酮与二甲基乙酰胺的配比为0～3，配制成聚合物含量为5％-30％的高聚物溶液，高聚物溶液置于40-55℃的水浴中加热并搅拌，室温下浇铸在表面光滑的支撑体上，如在玻璃板，金属板，无纺布(聚酯或尼龙等)上，流延成膜，浇铸后室温下水平放置，待溶剂蒸发，再以萃取剂浸泡，脱除剩余溶剂，室温干燥。膜的厚度还可以用改变制膜液的聚合物浓度的方式来调整，使干燥后膜的厚度在30-85μm的范围内。2.乙醇渗透汽化分离的操作：将上述1中所制备的膜装入渗透汽化装置渗透池中，乙醇溶液进料液浓度为0.1～20％，操作温度控制在10℃～70℃，透过侧压力0～6mmHg。本发明所提供的方法与现有技术相比的优点：1.渗透汽化法不受液体渗透压的束缚，其渗透流束和分离系数几乎为进料液侧压力无穷大时反渗透的渗透流束和分离系数，且渗透汽化法通常使混合液中含量少的组分透过膜从溶液中得到分离，而反渗透和超滤使大量的水透过膜而少量有机物留下来，这样在动力消耗上，渗透汽化法显然比反渗透和超滤要节省。2.聚偏氟乙烯膜材料价格相对低廉，易于成膜，对乙醇有较高的选择性，其化学性能稳定，耐热性能好，抗污染，疏水性强，长期使用后，其分离性能可保持稳定。3.膜的制备方法简单，易于掌握。如采用熔融-挤压法由熔体制备膜或在聚合期间成膜，制备工艺复杂。由于聚偏氟乙烯可溶于二甲基乙酰胺而形成均匀的高聚物溶液，可采用相转化法制备膜。4.操作条件易于控制。本方法可在常温下进行操作，进料侧压力为常压。5.无污染。如采用吸附的方法处理乙醇稀水溶液，吸附剂的回收、处理却难以解决；蒸馏、萃取均会造成二次污染，而本方法在整个过程中不产生污染源，为无污染过程。
实施例一：
称取10克平均分子量为2万的聚偏氟乙烯粉末，另取30克二甲基乙酰胺和40克丙酮，混合，搅拌，50℃水浴加热，充分溶解，静置脱泡后，在光滑的玻璃板上流延成膜，室温下水平放置让溶剂挥发3小时，25℃萃取剂中浸泡以脱除剩余的溶剂，起膜，室温干燥，得到厚度为50μm的膜。将制成的膜装渗透汽化装置的渗透池中，料液瓶中加入4升0.1％的乙醇水溶液，加热，使料液浓度维持在60℃±0.5℃，膜下游真空度0mmHg，收集瓶放入液氮中冷冻。开通阀门，透过蒸汽被冷凝收集，收集瓶中获得的透过液乙醇浓度为1.30％，分离系数α乙醇/水为13.1，渗透通量为1125克/米2·小时。
实施例二：
称取9克平均分子量为6万的聚偏氟乙烯粉末，溶解在21克二甲基乙酰胺中，55℃水浴加热，按实施例一的方法制成厚度为85μm的膜，装在渗透池中，料液瓶中加入4升7.8％乙醇水溶液，加热，使料液浓度维持在70℃±0.5℃，膜下游真空保持4mmHg，收集瓶放入液氮中冷冻。开通阀门，透过蒸汽被冷凝收集，收集瓶中获得的透过液乙醇浓度为30.2％，分离系数α乙醇/水为5.1，渗透通量为2876.5克/米2·小时。
实施例三：
称取12克平均分子量为55万的聚偏氟乙烯粉末，溶解在20克二甲基乙酰胺和60克丙酮溶液中，40℃水浴加热，按实施例一的方法制成厚度为65μm的膜，装在渗透池中，料液瓶中加入4升20％乙醇水溶液，加热，使料液浓度维持在25℃±0.5℃，膜下游真空度保持6mmHg，收集瓶放入液氮中冷冻。开通阀门，透过蒸汽被冷凝收集，收集瓶中获得的透过液乙醇浓度为51.7％，分离系数α乙醇/水为4.3，渗透通量为1658.5克/米2·小时。
实施例四：
称取5克平均分子量为10万的聚偏氟乙烯粉末，溶解在30克二甲基乙酰胺和65克丙酮溶液中，40℃水浴加热，按实施例一的方法制成厚度为30μm的膜，装在渗透池中，料液瓶中加入4升13.4％乙醇水溶液，加热，使料液浓度维持在10℃±0.5℃，膜下游真空度保持3mmHg，收集瓶放入液氮中冷冻。开通阀门，透过蒸汽被冷凝收集，收集瓶中获得的透过液乙醇浓度为36.5％，分离系数α乙醇/水为3.2，渗透通量为3273克/米2·小时。
Claims (3)
1.一种用聚偏氟乙烯渗透汽化膜分离乙醇水溶液的方法，其特征在于：以相转化法制备渗透汽化膜，使乙醇/水溶液中的乙醇优先透过膜，分离乙醇稀水溶液，具体步骤包括：1)聚偏氟乙烯膜的制备聚偏氟乙烯溶解在二甲基乙酰胺或二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶液中，丙酮与二甲基乙酰胺的配比为0～3，配置成聚合物含量为5％～30％的高聚物溶液，高聚物溶液置于40-55℃的水浴中加热并搅拌，室温下浇铸在支撑体上，水平放置使溶剂蒸发，再以萃取剂浸泡脱除剩余溶剂，干燥后制成膜；2)乙醇水溶液透汽化膜分离的操作：将上述1)中所制得的膜装入渗透汽化装置渗透池中，控制进料液乙醇质量浓度为0.1％～20％，操作温度为10℃～70℃，透过侧压力为0～6mmHg。
2、根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的聚偏氟乙烯渗透汽化膜的厚度可以通过改变制膜液高聚物浓度进行调节，膜的厚度为30～85μm。
3、根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的制膜材料聚偏氟乙烯的平均分子量为2～55万。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125606A (ja) * | 1984-07-14 | 1986-02-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 含浸型液膜 |
| JPS61209003A (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-17 | Osaka Soda Co Ltd | 複合膜 |
| JPS62129105A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-11 | Agency Of Ind Science & Technol | アルコ−ルの選択的分離方法 |
| JPS62129112A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 水の選択的分離方法 |
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