机械-PVA复合膜的渗透汽化性能研究(二)
摘要： 本文研究表明拆迁后长时间拿不到房子怎么办，经长时间贮存或经反复使用，PVA复合膜的渗透汽化分离性能仍然良好，其中PVA／CA复合膜的渗透量大于900g／m2·h，而渗透物中乙醇组分未检出。渗透汽化分离醇水溶液体系的总表观活化能较小，操作温度对复合膜分离性能的影响不大。与渗透汽化实验值比较，计算获得的Arrhenious型和多项式的渗透通量预测方程预测PVA复合膜的渗透通量，都具有较高的准确性。 关键词： 复合膜 渗透汽化 酒精脱水 通量预测方程最近几年来，我国已开发出了中试范围的渗透汽化装置[1,2]，并将其成功地利用于酒精脱水。为了进1步推行渗透汽化技术，本文在对PVA复合膜渗透汽化分离性能研究[3]的基础上，侧重论述自制的PVA复合膜，经长时间贮存或反复使用后，分离醇水溶液的渗透汽化性能，并计算得到复合膜渗透汽化分离性能预测方程。 1 实验 1.1 复合膜的制备分别以聚丙烯腈(PAN)膜和醋酸纤维素(CA)膜为支持层，以聚乙烯醇(PVA)为活性层，制成PVA复合膜。1.2 复合膜的贮存各种复合膜在实验室的环境温度、湿度条件下贮存，贮存进程不作任何处理。1.3 复合膜的性能测试与前文[3]的1样条件和方法，测定各种复合膜的渗透汽化性能。 2 结果与讨论 2.1 贮存时间对复合膜性能的影响2.1.1 贮存后复合膜的分离性能实验测定了2个不同批号的PVA复合膜长时间贮存前后的渗透汽化性能，结果见表1。 表１长时间贮存前后复合膜的渗透汽化性能 膜号 贮存时间（月）膜号贮存时间（月）操作温度（c）膜下游压力（Pa)乙醇浓度（wt%)分离因子αw/e渗透通量（g/m2·h）料液渗透物50410.514.541.5383.2×1032.2×10394.2494.400.040.0114088615323041974655030.012.532323×1031×10494.2494.110.170.067960723832313277表1显示，与基本上未经贮存的膜性能对比，经1年多时间贮存的复合膜，其渗透初中乙醇浓度均降落，即分离因子提高；5041号复合膜在贮存14.5个月后，其渗透通量从未经长时间 贮存时的419g／m2·h增高到746g／m2·h，而5503号复合膜在贮存12.5个月后的渗透通量 则从313g／m2·h降落到277g／m2·h。这些变化的缘由可以认为是由于膜下游的压力，前者降落，后者提高而至。结果表明，PVA复合膜可以在室温条件下长时间贮存备用，不会对复合膜的使用性能产生不良影响。2.1.2 实验运行过的膜再经长时间贮存后的分离性能为了考察PVA复合膜反复使用的性能，将3个批号的复合膜(其中5510CA号复合膜的支持层为CA膜，其余的支持层为PAN膜)经渗透汽化测试后取下，再经长时间贮存，然后再次组装到测试设备中，测定结果见表2。表2 运行过的复合膜长时间贮存后渗透汽化性能 膜号运行过否贮存时间（月）操作温度（℃）膜下游压力（Ｐa)乙醇浓度（wt%)透通量（g/m2·h）料液渗透物5510CA否是0.21.032321×1042.2×10394.3694.40009679364707否是3.512.524325×1032.2×10394.5694.40006657354706否是3.011.024326×1032.2×10394.5694.4000297506表2显示，每个膜在实验使用过后从测试装置中取下，再经长达1年时间的贮存，复合膜仍具有极其良好的分离性能。结果充分表明，PVA复合膜如果没有机械或人为破坏，可以反复使用，从而可大大降落工业膜分离装置的生产保护费用。从表2可以看到，以CA膜为支持层的PVA复合膜，分离性能特别良好。在实验条件基本相同情况下，PVA／CA复合膜经反复使用后，在保持渗透物中检测不出乙醇组分的同时，渗透通量远比用PAN膜为支持层的高。该结果还没有见有文献报道。2.2 分离体系的活化能与通量预测方程前期的实验结果[3]已表明，料液浓度(X)和操作温度(t)与PVA复合膜的渗透通量(J)均呈线性关系。对分离因子(α)的影响其实不10分显著(渗透物中乙醇组分的浓度均小于1.0wt％)。根据这些结果，可以计算得到分离醇水溶液体系的表观活化能及渗透通量随料液浓度和运行温度变化的渗透汽化分离性能预测方程。2.2.1 分离体系总的表现活化能以1nJ与(1／T×103)作图，渗透通量与操作温度成良好线性关系(见图1)，符合Arrhe-nious公式： J＝re-Ea/RT用最小2乘法曲线拟合，计算求得分离体系总的表观活化能： Ea＝7.04×103J／mol2.2.2 渗透通量预测方程Arrhenious型预测方程：用Arrhenious型直线方程分别关联J～X、J～t关系，Cramer法则求解方程系数，最小2乘曲线拟合得到Arrhenious型通量预测方程： Jt＝174.38e0.00879t Jr＝2682.7—22.85x用上述的Jt、Jx式分别计算出的渗透通量与实图1 1nJ与(1／T)的关系验值比较，相对误差小于1.5％。因此，用上述的公式预测复合膜的渗透通量有较高的准确性。多项式预测方程：渗透通量(J)与料液浓度(x)或与操作温度(t)的关系也可用多项式表达。计算得到多项式通量预测方程： Jt＝613.2867⑷6.70093t+1.96948t2-0.035032t3+0合法的房子政府强拆怎么办.00023216t4 Jx＝37749118.38⑴599860.307x+25418.77773x2⑴79.43043x3+0.47480x4用这两个多项式方程计算的渗透通量与实验值比较，相对误差小于1.0％。因此可知，多项式的通量预测方程月来预测复合膜的渗透通量也具有高度的准确性。