建模

文摘( # br )利用基于扰动链统计关联理论( PC-SAFT )的模型，模拟了甲烷和正丁烷在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中-20 ~ 50℃的吸附、扩散和渗透数据。在PC - SAFT模型中引入了温度相关的相互作用参数，使得纯气体吸附数据得到了很好的表征。混合气体吸附结果完全可以从这些纯气体参数中预测，不需要引入任何附加参数，与实验数据吻合较好。该模型还能够模拟PDMS在不同气体组分下的膨胀行为，使得仅利用纯气体吸附数据来分析气体吸附特性成为可能。扩散模型与PC-SAFT模型耦合，可以很好地拟合纯气体和混合气体的渗透数据，在扩散项中用指数表达式来描述这种膨胀。只采用两个参数(即无限稀释迁移率系数L0和塑化因子β )，不需要两个渗透剂之间的耦合作用。甲烷和正丁烷的L0活化能分别为11.7和13.4 kJ mol-1。此外，该模型还可以计算穿透剂在膜厚上的浓度分布。对于正丁烷，当进料压力从4 atm增加到11 atm时，25℃下8 mol %正丁烷的质量浓度分布由线性变为非线性，反之，甲烷在两种条件下均呈线性浓度分布。

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 ~ ( - 1 )、渗透通量为15.6 ~ 68.6 mol · m ~ ( - 1 ) ~ ( - 1 ) ( 289 ~ 1565 ) g · m ~ ( - 1 ) ~ ( - 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 % )的条件下，采用商业聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜，获得了总渗透通量为15.6 ~ 68.6 mol · m ~ ( - 1 ) ( 289 ~ 1565 ) g · m ~ ( - 2 ) · h ~ ( - 1 )，分离因子为3.4 ~ 6.4。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。

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。