影响渗透汽化过程的关键因素

影响渗透汽化过程的分离性能的因素主要有以下几方面：

（一）膜材料和结构以及被分离组分的性质

这是影响渗透汽化分离效果的最基本的因素。对于一定的料液和分离要求而言，最重要的问题是要选择一种适宜的膜材料和膜的结构。对于同一种物料体系，如果它的组成不同，分离要求不同，也往往需要采用不同的膜，对渗透汽化膜的要求是渗透通量高、分离系数大、经久耐用、耐热、耐溶剂性好和价格低廉。例如有机物/水体系，有机物中少量水的除去，应采用优先透水的PVA/PAN复合膜，而水中少量有机物的除去，则应采用优先透有机物的有机硅复合膜。

（二）温度

操作温度是影响渗透汽化性能的重要因素，温度会影响混合液组分在膜中的溶解度与扩散系数，所以它影响渗透汽化的渗透通量与分离系数。温度升高，聚合物链节的活动度增加，渗透物分子的活动度也增加，因此渗透物分子在聚合物膜中的扩散系数随温度的升高而增大。因为渗透系数等于扩散系数和溶解度系数的乘积，而扩散系数及溶解度系数随温度的变化都能满足Arrhenius关系，所以温度对渗透通量的影响可以由Arrhenius关系来表征。由此还可以计算出表观渗透活化能。

温度对分离系数的影响较为复杂，无一定规律可循。多数情况下，由于非优先渗透组分的活化能一般都大于优先渗透组分的活化能，故分离系数随着温度的上升而有所下降，膜的渗透通量相对于优先渗透组分上升较快。

（三）料液组成

料液组成的变化直接影响组分在膜面上的溶解度，而组分在膜内的扩散系数与其浓度有关，所以渗透汽化分离性能与料液组成有密切的关系。因为在膜内组分与聚合物以及组分间的相互作用力的影响，使得另一组分的存在对组分的扩散产生复杂的伴生效应，所以不能根据纯组分的渗透性能简单地按一般的理想情况（即组分的渗透通量与组分的组成成正比）来预测溶液渗透汽化的分离结果，必须通过实验确定。很多实验指出，实际渗透通量比按理想情况的估算值大，分离系数比理想估算值小，但也有文献报道，实际渗透通量比理想估算值效小。

通常，随着料液中优先渗透组分浓度的提高，总渗透通量增大，但组成对分离系数的影响往往出现比较复杂的情况。

（四）上、下游压力(www.xing528.com)

膜两侧压力的影响主要体现为对渗透汽化推动力的影响。料液侧压力增加对料液的蒸汽压影响不大，对料液在膜中的溶解度影响不大，所以对渗透汽化的分离性能影响不大。但是提高料液压力却有一系列不利的因素，所以一般料液侧只保持为克服料液流过膜组件的阻力所必需的压头。但对易挥发液体，为了提高料液温度，可以适当提高压力。

渗透汽化过程受上游侧压力的影响不大，只有当上游侧压力超过1MPa时才有明显的影响。所以，上游侧通常维持常压。下游侧压力的变化对分离过程有明显的影响。通常，随着下游侧压力的增加渗透通量下降，而料液中易挥发组分在渗透物中的浓度增加，即当优先渗透组分为易挥发组分时，分离系数上升；当优先渗透组分为难挥发组分时，分离系数下降。

（五）浓差极化及温度梯度

在渗透汽化过程中，由于传质速度较低，浓差极化较小，所以它的影响可以忽略不计。在料液蒸发过程中，膜内将产生温差。

（六）膜厚度及膜组件

随着膜厚度的增加，传质阻力加大，渗透通量降低。但渗透通量的数值与膜厚度的数值并不是正好成反比。在实际渗透过程中，膜厚度增加一倍，渗透通量降低不到50%。这是因为膜的一部分处于干区，其厚度的增加不影响传质；只有增加处于溶胀区的膜的厚度才会增加传质阻力，因而引起渗透通量下降。分离系数与膜厚度无关，这是因为整个膜厚度改变时，起分离作用的活性致密层保持不变的缘故。膜组件结构主要影响料液在膜面的流动分布。设计的准则是料液在膜面上流动充分，分布均匀，不存在短路或流动死区。渗透汽化池的不同形状和流型将导致不同的液相边界层传质关系，对整个传质过程产生重要影响。

（七）流动状态

流动速度及由此导致的不同的流动状态也是影响渗透汽化性能的重要因素。渗透汽化过程是一个传热和传质过程同时存在的分离过程，同时有浓差极化和温差极化现象。一般来讲，提高料液流速，可以增加流体流动的湍流程度，减薄浓度边界层和温度边界层，有利于传热和传质。