1.1引言

液液分离是化学工业中一个重要的任务。基于相分离为基础的精馏是一种有效的分离手段，但是存在着能耗过大，不适于恒沸点或近沸点体系分离等问题。渗透汽化是一种基于膜而实现混合组分选择性分离的方法，只有渗透侧少部分物质发生汽化，因此能耗是蒸馏技术的30~50%。渗透汽化的核心是膜材料，膜材料的性质很大程度上决定着渗透汽化过程的可行性与经济性。

沸石分子筛膜是一类具有规则微孔结构的无机膜材料，主要成分为硅铝酸盐。该类膜材料孔径在1 nm以下，与分子尺寸接近，借助孔道的吸附选择性或分子筛分特性，沸石分子筛膜能够实现不同分子间的分离，其主要类型有A型，MFI型，T型和CHA型等。借助于沸石膜亲水性和孔道筛分效应，可以实现水/有机溶剂或有机溶剂/水的分离。与有机透水膜相比，虽然NaA分子筛膜的制备成本相对较高，但其分离性能和使用寿命都占有明显的优势。1999年，日本三井造船株式会社率先将NaA型分子筛膜推向工业应用，随后建立了乙醇、异丙醇脱水等60多套渗透汽化装置，广泛应用于医药、化工、微电子、食品等领域。凭借着其优良的渗透汽化性能，NaA分子筛膜已经成为有机溶剂脱水领域中最具应用价值的无机膜材料之一。

1.2 渗透汽化膜分离

渗透汽化膜分离基本原理如图1-1所示。渗透汽化致密膜层将溶液分为了渗透侧与料液侧两个区间，料液侧一般为常压，渗透侧以抽真空或载气吹扫等方法维持在一个较低的组分分压，料液从膜层上游进入，流过膜面，由于料液中各组分的物理化学性质不同，在膜两侧组分分压差的推动下，渗透通过膜的速率也不同，渗透速率快的组分（渗透组分）将大量透过膜层，并在透过膜的过程中发生相变，汽化以蒸汽形式进入渗透侧，渗透过程中相变所需的相变热一般由原料液的显热提供，难渗透通过的组分（渗余组分）被膜层截留在料液侧并以渗余物的形式流出。

膜的渗透汽化性能主要由以下几个指标评价：

(1) 渗透通量

式2-1

式中：为组分i在单位时间内的平均通量，kg#183;m^-2#183;h^-1;；为渗透液中组分i的质量，kg；为膜有效面积，m²；为时间，h。

(2) 分离因子

式2-2

式中：、分别为渗透液中i和j的质量分数；、分别为原料液中i和j的质量分数。