离催化双功能中空纤维复合膜在反应精馏中的应用(5)
2.3.3 现有工艺的比较与分析
就常规改进的两种精馏的生产工艺总体来说，萃取精馏要比恒沸精馏更有发展的潜力，能耗相对也比恒沸精馏要低，但缺点是这两种工艺生产的产品中都有共沸剂/萃取剂残留，且因为共沸剂的化学性质，使它的实际操作运行过程始终存在一定的安全隐患。膜分离技术的能耗明显比常规工艺低得多，且分离效率较高，经济投资更是占有着明显的优势。以渗透汽化分离乙醇/水系统为例[27]，用普通精馏将混合物的乙醇含量从10％提高到95%(恒沸)，能耗为1520kcal/kg乙醇，而用恒沸精馏将乙醇浓度从95%提高到浓度为99.5%，能耗为790 kcal/kg乙醇；而采用渗透汽化将乙醇溶液从浓度85.7%提高到浓度为99.8%，其能耗仅约为61kcal/kg乙醇(处理量为1.2t/h)，这表明了在高醇区更适合用渗透汽化操作，与此同时，渗透汽化的总投资也比恒沸精馏减少40%，所以操作费用可以节约60%左右，这是因为渗透汽化的选择性系数更高，可达到5000以上[28]。除了渗透汽化以外，虽然目前膜蒸馏和新型膜接触器尚未完全得到工业化的应用，但其在醇/水体系分离的高效性中表明了其在将来工业化的投资成本以及运行成本的方面应该是很有竞争力的。不仅是这样，综上膜分离技术还仍是一种应用于废水处理领域的新兴绿色的环保工艺，具有了很大的发展潜力以及发展空间，会在不久将来逐渐地替代传统投资高，生产工艺复杂，耗能大的分离工艺[29]。
2.4 膜的分类
由于膜的多样性以及广泛性，目前膜还没有一个完美精确的定义。有一种最宏观的广义的定义是将“膜”定义为两相之间的一个不连续区间或称之为两相之间的选择性屏障，借助于某种推动力，膜相隔的两相之间可以进行物质传递。这里有两个明显的特征：(1) 膜充当着两相间的界面，它分别与两侧的流体相接触。(2) 膜具有选择透过性，这也是膜或膜过程固有的特性。
就膜的分类来说，人们往往具有不同的观点和分类的方法。如果根据其性质来划分，可以分为生物膜和合成膜。这两类膜的结果和功能显示完全不同，因而体现出了其本质差异。合成膜，又可以细分为有机膜(聚合物膜或者液膜等)以及无机膜(陶瓷膜和金属膜等)。其中有机高分子膜材料还可以大体分为以下三类：优先透水膜、优先透有机物膜、有机物分离膜[30]。
优先透水膜：非离子型聚合物膜，如聚乙烯醇(PVA)，交联聚甲基丙烯酸酯，聚乙烯吡咯烷酮等，他们通常含有-OH、-NHCO、-OCH3、-OCOCH3等非离子型亲水基团；离子型聚合物膜，如壳聚糖(CS)、聚烯丙基铵氯化物等；阴离子型聚合物膜，如磺化聚乙烯、羧甲基纤文素(CMC)、海藻酸钠(sA)等，他们通常含有-S042-，-COO-等基团。
优先透有机物膜：有机硅聚合物，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯基三甲基硅烷(PVTMS)等。这类聚合物通常憎水，耐高温，有很高的机械强度和化学稳定性，对醇、酯、酮、芳香族烃、吡啶等有机物具有良好的吸附选择性，是迄今用得最多一类优先透有机物膜材料；含氟聚合物，这类材料除聚偏氟乙烯外，通常难溶于一般溶剂，要用熔融挤压法或在聚合期间成膜。
有机物分离膜：根据不同的分离物系组分间理化性质的差异如极性、尺寸大小等有不同的选择。如醇/醚类，醇/烃类分离膜一般选择极性聚合物为膜材料，优先透过组分为醇。醇/芳烃类则既可基于分子尺寸的不同，也可组分与膜相互作用的差异，优先透过组分可以是芳烃，也可以是醇。如采用聚丙烯酸(PAA)与聚乙烯醇(PVA)共混优先透醇；采用丙烯酸(AA)、苯乙烯(St)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)浓缩乳液聚合制备复合膜用于乙醇/甲苯的分离，则苯优先透过。
下一篇：四氧化三铁复合微米花的制备