資源描述：
《膜分離技術(shù)在無水乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、膜分離技術(shù)在無水乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用班級(jí)：化工1309摘要：采用膜分離技術(shù)可以有效地對(duì)各種酒類進(jìn)行除菌、除濁、降低酒精濃度、提高酒的澄清度,并且可以保持生酒的色、香、味,延長酒的保存期。著重介紹了應(yīng)用于無水乙醇生產(chǎn)的膜材料、分離方法及在工業(yè)上的應(yīng)用實(shí)例,并對(duì)前景做了展望。關(guān)鍵字：膜分離技術(shù)；無水乙醇；膜分離法；聚乙烯醇(PVA)；工業(yè)目錄緒論31.用于無水乙醇生產(chǎn)的膜材料的選用32.膜分離法53.膜法生產(chǎn)無水乙醇的工業(yè)應(yīng)用84.技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和發(fā)展展望9緒論自從20世紀(jì)70年代發(fā)生能源危機(jī)以來,人們開始關(guān)注對(duì)可再生資源的利用。無水酒精作為一種清潔的可再生資源
2、,在國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位,它的用途涉及很多方面,特別是汽油醇的使用。無水酒精與汽油混合物形成穩(wěn)定的混合物,俗稱汽油醇,可做內(nèi)燃機(jī)的燃料。將無水酒精添加入汽油中可以提高燃料的抗震性能,同時(shí)免去汽油的添加劑鉛,防止鉛對(duì)大氣和人類的污染。美國和巴西等國家都大力推行無水酒精的生產(chǎn)和消費(fèi),及無水酒精的研究工作。由于乙醇與水形成恒沸物(在101.323kPa下恒沸液組成為含乙醇0.894摩爾分率,恒沸點(diǎn)溫度為78.15e),所以不能通過普通的精餾方法得到無水乙醇?，F(xiàn)在生產(chǎn)無水酒精的方法有很多種,如:生石灰脫水法、醋酸鉀及醋酸鈉混合液脫水法、萃取蒸餾法、真空蒸
3、餾法、恒沸精餾法等。而作物吸附法、分子篩法、膜分離法作為新型的分離方法在實(shí)際生產(chǎn)中已得到很好的應(yīng)用。特別是膜分離法有許多優(yōu)點(diǎn),諸如無外加的化學(xué)添加劑(萃取劑或恒沸劑);滲透液(含乙醇5%~50%質(zhì)量)直接返回精餾塔,幾乎沒有乙醇的損失(通常的恒沸精餾中乙醇平均損失4%);無廢水排放,熱能消耗小、設(shè)備體積小,操作方便等。1.用于無水乙醇生產(chǎn)的膜材料的選用目前用于無水乙醇生產(chǎn)的膜材料很多,關(guān)于它的研究也很多。但無外乎兩種:親水性的膜和疏水性的膜,也就是優(yōu)先透水和優(yōu)先透醇兩種。對(duì)于乙醇與水的近沸或共沸混合物,分離過程中選用高選擇性的膜,無論是何種復(fù)合膜,起主
4、要分離作用的活性層總是表面極薄的均質(zhì)膜,使用溶解-擴(kuò)散模型最為合適。溶解-擴(kuò)散模型是由Lonsdale等人提出的。假設(shè)溶質(zhì)和溶劑都能均質(zhì)的在多孔膜表面,然后在化學(xué)勢推動(dòng)下擴(kuò)散通過膜,再從膜下游解吸,由于膜的選擇性,使氣體混合物或液體混合物得以分離。而物質(zhì)的滲透能力,不僅取決于擴(kuò)散系數(shù),還取決于在膜中的溶解度。親水性的膜正是由于其均質(zhì)層的高分子上帶有親水性的基團(tuán),使得在醇水分離時(shí)優(yōu)先透過水(蒸汽);優(yōu)先透醇的膜也是同樣道理。聚乙烯醇(PVA)是廣泛使用的水-乙醇滲透分離均質(zhì)層的膜材料。PVA膜顯示出較高的滲透選擇性和相對(duì)較低的滲透性;它的較高的滲透選擇性
5、是由于擁有好的親水性和優(yōu)先的吸水性能;而低的滲透性則是由分子致密、結(jié)晶度高所引起的。同時(shí)PVA易溶于酒精和水的混合溶液。所以一般通過以下方式來改良PVA膜。一是通過對(duì)PVA膜進(jìn)行交聯(lián),交聯(lián)劑有二羧酸(草酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸等)、醛(甲醛、戊二醛和對(duì)苯二甲醛等),其中以二元酸等交聯(lián)的聚乙烯醇是目前唯一獲得較大實(shí)用的滲透汽化膜,它和聚丙烯腈底膜的復(fù)合膜(GFT膜,以此技術(shù)德國GFT公司1982年在巴西建成了世界上第一個(gè)日產(chǎn)1300升99.2%無水乙醇的滲透蒸發(fā)工業(yè)裝置)牢牢地占據(jù)著醇類脫水的滲透汽化膜市場;二是通過與其他高分子材料共混來改變其選擇性和
6、滲透性,如聚乙烯醇-g-聚丙烯酸膜;三是加入一些無機(jī)物,Xu等在PVA膜中加入納米尺寸的SiO2;還有報(bào)道納米分子的PVAc膜可以提高PVA的熱力學(xué)穩(wěn)定性和選擇性。殼聚糖(簡稱CS)也稱甲殼素,其化學(xué)結(jié)構(gòu)為乙酰胺基葡萄糖,含有-NH2和-OH基,也是一種很好的親水性的膜材料。但純CS膜對(duì)乙醇/水的分離系數(shù)較低且透量較大,須對(duì)其采用交聯(lián)、化學(xué)改性、與共混等手段以改善其性能。其中與聚乙烯醇的共混能起到互補(bǔ)的作用,使膜在具有很好的分離系數(shù)的同時(shí)有適當(dāng)?shù)耐噶?目前國內(nèi)很多院校單位都在研究,并且日本已在這方面實(shí)現(xiàn)了小型工業(yè)化。疏水性膜材料主要是含硅聚合物和含氟聚
7、合物。硅橡膠(聚二甲基硅氧烷)被用于優(yōu)先透醇的滲透汽化過程用膜,但透量太低,在膜中添加分子篩、Silicalite等可提高透量,但仍未達(dá)到實(shí)用水平。聚三甲硅基丙炔(PTMSP)也可用于分離乙醇-水,且透量和乙醇/水選擇性均高于硅橡膠,但存在著通量隨時(shí)間下降的問題。Lee等首先采用疏水性的聚偏氟乙烯膜作為透醇膜用于乙醇-水的滲透汽化;同時(shí)國內(nèi)也有報(bào)導(dǎo)以偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-PTFE)作為優(yōu)先透醇用膜,并取得不錯(cuò)的效果。Chang等還研究了通過等離子誘導(dǎo)聚合將丁胺基、二乙胺基、苯氧基等基團(tuán)導(dǎo)入聚硅氧烷后附著在PVDF表面,能得到高的滲透系數(shù)和
8、教好的穩(wěn)定性能。疏水性的膜材料和親水性的膜材料相比,由于其優(yōu)先透醇,所以一般用于低濃度酒精的濃
