新的膜过程

膜分离技术与传统的分离技术或反应过程相结合,发展出一些崭新的膜过程。这些新的膜过程在不同程度上吸取了二者的优点而避免了某些原有的弱点。

  1. 膜蒸馏 将膜法与蒸馏法有机地结合起来的膜蒸馏,是最近几年发展起来的一种新型膜分离技术。在膜蒸馏过程中既有常规蒸馏中的蒸汽传质冷凝过程,又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程。它避免了蒸馏法易结垢、怕腐蚀和反渗透法需要高压操作的缺点。

用作膜蒸馏的高分子都是疏水性的,如聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、卤化聚乙烯、含氟高分子等。普遍认为聚四氟乙烯最好。

膜蒸馏目前尚处于起步阶段。用于海水脱盐已建成中型试验装置, 以期由现场试验作出评价。提高通量是膜蒸馏技术目前主攻方向。当技术进一步成熟后,在制药、生物工程等方面的应用将会显其特色。

  1. 膜萃取 80 年代初一个将膜分离与液-液萃取过程相结合的新过程——膜萃取开始出现。

膜萃取的传质过程是在分隔料液相和萃取相的微孔膜表面进行的, 因此它不存在通常萃取过程中液滴的分散与聚合现象。膜萃取的优点还在于:①没有相的分散和聚结过程,可减少萃取剂在料液相中夹带损失。

②不形成直接接触的液液二相流动,使选择萃取剂范围可大大放宽。③ 两相在膜两侧分别流动,使过程免受“返混”的影响和“液泛”条件的限制。④可较好地发挥化工单元操作中的某些优势,提高传质效率。⑤ 料液相与萃取相在膜两侧的同时存在可避免膜内溶剂的流失。

膜萃取过程目前还处在实验室研究阶段。常用的是中空纤维装置。近年来正开展膜萃取的工艺过程研究,膜萃取器材料的浸润性及过程传质机理研究,流体在膜器中流型分布研究以及膜器设计方法初探性研究等。

  1. 膜反应与传统的反应技术相比,膜反应具有三个特点:①反应

转化率不受化学平衡转化率的限制;②能提高复杂反应的选择性;③反应、分离设施的同一化减少了设备投资和能耗。

膜生物反应已如上述。膜化学反应的研究目前主要集中在膜催化反应方面。

一些有强酸性阳离子交换膜可用于酯化、酰化等酸催化反应过程, 更多的研究在于用具有催化活性的络合金属高分子膜或各种类型无机膜开发相应的催化反应过程。

膜反应器对固定床反应的取代具有重大的潜在经济效益。石油化工中 90%以上的催化反应是在 300℃以上进行的。因此,无机膜和无机膜反应器是当前世界各国研究膜反应的热点。