渗透蒸发

高能源需求、竞争激烈的燃料价格以及对环境友好工艺的需要，导致了酒精工业的不断发展。渗透汽化被看作是一种分离过程，能耗低，在乙醇的发酵脱水方面具有很高的应用潜力。本工作给出了渗透汽化回收乙醇的实验和部分通量的半经验模型。在乙醇进料浓度为4 ~ 37 mM ( 1 ~ 9 wt % )、温度为34 ~ 50 μ mol / L的PDMS膜上，总渗透通量为15.6 ~ 68.6 mol m-2 h-1 ( 289 ~ 1565 g m-2 h-1 )，分离因子为3.4 ~ 6.4，乙醇摩尔分数为16 ~ 171 mM ( 4 ~ 35 wt % )。从实验数据出发，综合考虑温度和进料组成的影响，以及表观活化能的行为，建立了描述部分渗透通量行为的半经验模型。因此，所得到的模型显示出一种修正的Arrhenius型行为，能够高精度地计算部分渗透通量。此外，模型在乙醇回收、乙醇和丁醇脱水等过程中显示了通用性。

制备了一种新型的多壁碳纳米管( MWCNTs ) /聚二甲基硅氧烷( PDMS )混合基质渗透汽化膜，浸渍量为2 %。MWCNTs的存在为PV过程提供了两个更多的传输通道，大大提高了膜对芳香族化合物的分离性能。在30   ° C下，水杨酸甲酯( MetSa )、芳樟醇和β -紫罗兰酮在MWCNTs / PDMS中的最大渗透通量分别为1.25、1.28和0.075 g · m-2 · h-1，较纯PDMS膜分别提高了19.04 %、23.07 %和50 %。β-紫罗兰酮的存在改善了MetSa和芳樟醇的渗透汽化，而芳樟醇则竞争性减弱了MetSa的渗透汽化。此外，研究了MWCNTs / PDMS对实际茶叶中VOCs的回收性能。经30   ° C处理6   h后，芳樟醇、MetSa和β - Ionone的回收率分别为85.80 %、90.84 %和83.40 %，渗透侧浓度分别高达3.53   mg · L - 1、4.47   mg · L - 1和72.41   mg · L - 1，表明MWCNTs / PDMS膜在渗透汽化香气回收中具有良好的应用前景。

交联剂是制备聚合物膜的重要因素，它不仅对成膜过程有重要影响，而且对膜结构和分离性能也有重要影响。然而，紫外交联膜用于有机物渗透汽化的研究很少。本工作中交联剂3 -甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷( KH571 )对( 1 )紫外交联动力学的影响采用实时红外光谱和光流变仪表征，( 2 )通过交联密度表征膜结构，( 3 )通过乙醇渗透汽化评价分离性能。而且，传统的聚二甲基硅氧烷( PDMS )被聚二甲基硅氧烷-聚[ ( 3，3，3 -三氟丙基)甲基硅氧烷] ( PDMS-PTFPMS )嵌段共聚物所取代，其中较强的C-F键有助于增强膜的疏水性。结果表明，所有涂层溶液体系均采用超快速成膜工艺( 30 ~ 50 s )，分离性能优异，其中乙醇分离因子11.3，总通量1149 g m-2 h-1，60℃下5 wt %乙醇/水溶液渗透汽化回收。

单个二甲苯异构体的分离仍然具有挑战性和能量密集型。由于膜分离的利用可以带来改进，我们比较了渗透汽化和萃取两种相关的膜分离方法在40  ℃下用聚二甲基硅氧烷( PDMS )和三醋酸纤维素( CTA )膜分离p ‑二甲苯/ m ‑二甲苯混合物的效果。在渗透汽化过程中，PDMS对p ‑二甲苯几乎没有选择性，而在甲醇富集的条件下，PDMS的选择性达到1.40。CTA对所有混合溶剂的萃取效果均优于PDMS，在进料中不含甲醇的熔融共晶混合物的萃取选择性最高，为1.93。选择性增强的可能原因是与甲醇增塑聚合物中极性基团的异构体特异性相互作用。总体而言，简单改变从渗透汽化到渗透萃取的操作方式，使用膜夹带剂，可以显著提高普通可靠膜材料的p ‑二甲苯对m ‑二甲苯的选择性。

溶剂分离和脱水是工业和实验室的重要操作。蒸馏和萃取等过程并不总是有效的，而且是耗能的。基于溶液扩散输运机制，提出了渗透汽化的替代方法。聚二甲基硅氧烷( PDMS )等聚合物基膜提供了良好的渗透汽化性能。人们试图通过在PDMS基体中加入无机填料来改善其性能，其中金属有机骨架( MOFs )被证明是最有效的。在MOFs材料中，沸石咪唑盐骨架( ZIF )基膜表现出优异的性能，具有较高的通量和分离因子。已有多种研究采用ZIF- PDMS膜对水-酒精溶液等混合物进行渗透汽化分离。本文综述了ZIF基混合基质膜( MMMs )的渗透汽化性能、新的合成方法、填料改性、影响膜性能的因素以及基于PDMS以外聚合物的膜基研究。还对今后的研究提出了一些建议，如使用生物聚合物和自愈膜。

溶剂分离和脱水是工业和实验室的重要操作。蒸馏和萃取等过程并不总是有效的，而且是耗能的。基于溶液扩散输运机制，提出了渗透汽化的替代方法。聚二甲基硅氧烷( PDMS )等聚合物基膜提供了良好的渗透汽化性能。人们试图通过在PDMS基体中加入无机填料来改善其性能，其中金属有机骨架( MOFs )被证明是最有效的。在MOFs材料中，沸石咪唑盐骨架( ZIF )基膜表现出优异的性能，具有较高的通量和分离因子。已有多种研究采用ZIF- PDMS膜对水-酒精溶液等混合物进行渗透汽化分离。本文综述了ZIF基混合基质膜( MMMs )的渗透汽化性能、新的合成方法、填料改性、影响膜性能的因素以及基于PDMS以外聚合物的膜基研究。还对今后的研究提出了一些建议，如使用生物聚合物和自愈膜。

疏水深亚共晶溶剂( HDES )被认为是一类比较新颖的溶剂，它显示出完美的特性将它们结合到渗透汽化膜中。复合HDES膜提供了比聚合物膜更快的分子扩散速度的分离介质，结合了液体和聚合物膜的最佳性能，具有很高的选择性和耐破压力。本工作采用HDES利多卡因-麝香草酚( Lidol )和CH3 ( CH2 ) 8COOH-麝香草酚( Decadol )制备的膜进行渗透汽化分离丙酮-丁醇-乙醇混合液( ABE )与水溶液离出来，用两种聚二甲基硅氧烷( PDMS )平PDMS )平板膜。复合膜对丁醇/水的选择性比作为对照的单一PDMS层膜有所改善。Lidol基膜得到的丁醇总通量为2.93  ×  10 - 3 [ kg m–2 hr–1 ]，水总通量为1.22  ×  10 - 4 [ kg m–2 hr–1 ]，丁醇/水2，而对照膜的选择性值为6。由复合膜得到的结果在分离丁醇和ABE溶液中表现出更高更稳定的性能。选择性的提高可以通过PDMS涂层与HDES层的协同作用来解释。