RU2408416C2 - Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end - Google Patents
Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408416C2 RU2408416C2 RU2008144502/15A RU2008144502A RU2408416C2 RU 2408416 C2 RU2408416 C2 RU 2408416C2 RU 2008144502/15 A RU2008144502/15 A RU 2008144502/15A RU 2008144502 A RU2008144502 A RU 2008144502A RU 2408416 C2 RU2408416 C2 RU 2408416C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- target component
- solution
- concentration
- feed solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии, а именно разделения жидких смесей, и может применяться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. При этом применение мембранной технологии позволяет не только решать технологические задачи, но и предотвращать экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды.The invention relates to the field of chemistry, namely the separation of liquid mixtures, and can be used in various industries and agriculture. At the same time, the use of membrane technology allows not only solving technological problems, but also preventing environmental problems associated with environmental pollution.
Одним из мембранных процессов разделения жидких смесей, еще ограниченно применяемым в промышленных масштабах, является первапорация. Процесс первапорации позволяет эффективно разделять различные водноорганические смеси (очистку сточных вод и осушку органических растворителей) и смеси органических веществ. Перспективность первапорации связана как с актуальностью решаемых задач, так и с высокой эффективностью процесса первапорации по сравнению с другими процессами разделения, с возможностью разделения азеотропных смесей, малой энергоемкостью, безреагентностью и компактностью оборудования.One of the membrane processes of separation of liquid mixtures, still limitedly used on an industrial scale, is pervaporation. The pervaporation process allows you to effectively separate the various water-organic mixtures (wastewater treatment and drying of organic solvents) and mixtures of organic substances. The prospectivity of pervaporation is related both to the relevance of the tasks being solved and to the high efficiency of the pervaporation process compared to other separation processes, with the possibility of separation of azeotropic mixtures, low energy consumption, non-reactivity and compactness of equipment.
Известен способ для выделения растворенного компонента с использованием паропроницаемой мембраны и последующей конденсации пара на охлаждаемой стенке. При этом мембрана пропускает только один компонент разделяемой смеси (вторым обычно являются соли или ПАВ, которые не переходят в газовую фазу) (Патент США N 3563860, В01D 1/22, 1971).A known method for isolating a dissolved component using a vapor-permeable membrane and subsequent condensation of steam on the cooled wall. In this case, the membrane passes only one component of the mixture to be separated (the second is usually salts or surfactants that do not pass into the gas phase) (US Patent N 3563860, B01D 1/22, 1971).
Установка для осуществления этого способа состоит из камеры, закрытой с обеих сторон мембраной. Через нее циркулирует горячий поток жидкости, из которой должен быть выделен желаемый компонент, например водяной пар. Установка содержит также камеру, закрытую с обеих сторон водонепроницаемой теплопроводной стенкой. Через эту камеру циркулирует охлаждающая жидкость, в качестве которой может быть использована жидкость, подлежащая обработке. Между этими камерами размещена камера сбора дистиллята, одной стенкой которой является указанная мембрана, пропускающая пар, а другой указанная водонепроницаемая теплопроводная стенка, на которой конденсируется пар. Горячий и холодный потоки жидкости из распределительных трубопроводов, соединенных соответственно с теплообменником и насосом холодной воды, параллельными потоками подаются в каждую соответствующую камеру и противоточно циркулируют в них (Патент США N 3563860, В01D 1/22, 1971).Installation for implementing this method consists of a chamber closed on both sides by a membrane. A hot liquid stream circulates through it, from which the desired component, for example water vapor, must be isolated. The installation also contains a chamber, closed on both sides by a waterproof heat-conducting wall. Coolant circulates through this chamber, which can be used as the fluid to be processed. Between these chambers there is a distillate collection chamber, one wall of which is a specified membrane that passes steam, and the other is a specified waterproof heat-conducting wall on which steam condenses. Hot and cold liquid flows from distribution pipelines connected respectively to a heat exchanger and a cold water pump are supplied in parallel flows to each respective chamber and circulate countercurrently in them (US Patent No. 3563860, B01D 1/22, 1971).
Однако область применения описанного технического решения ограничена, поскольку практически невозможно подобрать мембрану, пропускающую только один компонент раствора. Данный метод применяется в основном для опреснения воды, поскольку растворенные в воде соли не переходят в пар, и малоприменим к водноорганическим системам.However, the scope of the described technical solution is limited, since it is almost impossible to choose a membrane that passes only one component of the solution. This method is mainly used for desalination of water, since salts dissolved in water do not turn into steam, and are hardly applicable to water-organic systems.
Известны способ концентрирования растворов водорастворимых органических веществ и устройство для его осуществления (пат. JP 2005177535 (А), МПК В01D 63/00, опубл. 2005-07-07), основанный на использовании тепловой энергии с помощью разделительной мембраны с ограниченной площадью. Данный способ заключается в двух последовательных стадиях концентрирования паров в пароразделительном модуле и последующем первапорационном разделении в первапорационном модуле. Сначала в пароразделительном модуле разделяют пар, который получают дистилляцией исходной смеси, затем обогащенную по целевому компоненту смесь обогащают в первапорационном модуле, получая в качестве конечного продукта высококонцентрированный раствор органического вещества в воде.A known method of concentrating solutions of water-soluble organic substances and a device for its implementation (US Pat. JP 2005177535 (A), IPC B01D 63/00, publ. 2005-07-07), based on the use of thermal energy using a separation membrane with a limited area. This method consists of two successive stages of vapor concentration in the vapor separation module and subsequent pervaporation separation in the pervaporation module. First, steam is separated in the steam separation module, which is obtained by distillation of the initial mixture, then the mixture enriched in the target component is enriched in the pervaporation module, obtaining as a final product a highly concentrated solution of organic matter in water.
Однако описанное выше техническое решение, хотя и достигает в конечном итоге высокой концентрации целевого компонента в растворе, не является оптимальным в решении поставленной задачи, так как в процессе концентрирования вещества присутствует стадия дистилляции исходной смеси, которая является крайне энергоемким процессом, и, следовательно, снижает рентабельность концентрирования.However, the technical solution described above, although it ultimately reaches a high concentration of the target component in the solution, is not optimal in solving the problem, since in the process of concentration of the substance there is a stage of distillation of the initial mixture, which is an extremely energy-intensive process, and therefore reduces profitability of concentration.
Существует первапорационный метод разделения веществ или пароразделительные сита типа углеродных пленок (патент JP 2001232156 (А) МПК B01D 61/36, опубл. 28.08.2001). Данный метод основан на разделении веществ за счет различий в скоростях проникания компонентов разделяемой смеси через мембрану, которая в данном случае представляет из себя углеродную пленку.There is a pervaporation method for the separation of substances or vapor separation sieves such as carbon films (patent JP 2001232156 (A) IPC B01D 61/36, publ. 08.28.2001). This method is based on the separation of substances due to differences in the penetration rates of the components of the mixture being separated through the membrane, which in this case is a carbon film.
Недостатком данного метода является его низкая селективность.The disadvantage of this method is its low selectivity.
Известны принятый за прототип способ первапорационного выделения веществ и устройство для его осуществления, включающий создание градиента парциального давления через мембрану селективную по целевому компоненту. Способ включает использование устройства с одной мембраной, в котором питающий раствор приводится в контакт с одной стороной непористой мембраны, а проникающий через мембрану продукт, обогащенный целевым компонетом питающего раствора - пермеат, удаляется в виде пара с обратной стороны мембраны и затем конденсируется на охлаждаемой стенке (А.С.М. Franken, M.H.V. Mulder and С.А. Smolders, Pervaporation process using a thermal gradient as the driving force // Journal of Membrane Science. 1990. V 53. p.127-141).Known adopted for the prototype method of pervaporation of substances and a device for its implementation, including the creation of a partial pressure gradient through a membrane selective for the target component. The method involves the use of a device with one membrane in which the feed solution is brought into contact with one side of the non-porous membrane, and the product penetrating through the membrane enriched with the target component of the feed solution - permeate, is removed as vapor from the back of the membrane and then condenses on the cooled wall ( A.S. Franken, MHV Mulder and S. A. Smolders, Pervaporation process using a thermal gradient as the driving force // Journal of Membrane Science. 1990. V 53. p.127-141).
Однако описанные технические решения для своего осуществления требуют достаточно много энергозатрат лля создания движущей силы процесса.However, the described technical solutions for their implementation require a lot of energy to create the driving force of the process.
Известен принятый за прототип способ разделения жидких смесей, паровых или парогазовых смесей методом термопервапорации с применением композиционной мембраны, в которой верхним селективным непористым слоем является гидрофильный полимер (ацетат целлюлозы, полисульфон или поливиниловый спирт), который в свою очередь нанесен на гидрофобную полимерную пористую подложку (А.С.М. Franken, M.H.V. Mulder and С.А. Smolders, Pervaporation process using a thermal gradient as the driving force // Journal of Membrane Science. 1990. V 53. p.127-141). Способ используют для выделения и концентрирования воды из водноорганических смесей.A known method of separating liquid mixtures, steam or vapor-gas mixtures by thermal vaporization using a composite membrane, in which the upper selective non-porous layer is a hydrophilic polymer (cellulose acetate, polysulfone or polyvinyl alcohol), which in turn is applied to a hydrophobic polymer porous substrate ( A.S. Franken, MHV Mulder and S. A. Smolders, Pervaporation process using a thermal gradient as the driving force // Journal of Membrane Science. 1990. V 53. p.127-141). The method is used to isolate and concentrate water from water-organic mixtures.
Основным его недостатком является то обстоятельство, что конденсация пермеата проводится в поток охлаждающей жидкости, обязательным требованием к которой является отсутствие ее затекания в поры гидрофобной пористой подложки. Тем не менее, частичный перенос с водой органического компонента приводит к увеличению сродства сконденсированного пермеата к материалу пористой подложки и, как следствие, к затеканию и заполнению порового пространства подложки смесью охлаждающей жидкости и пермеата, что приводит к снижению массообменных характеристик мембраны и невозможности использования этого способа для выделения и концентрирования органических веществ.Its main disadvantage is the fact that the condensation of permeate is carried out in the flow of coolant, a mandatory requirement for which is the absence of its flowing into the pores of a hydrophobic porous substrate. However, the partial transfer of the organic component with water leads to an increase in the affinity of the condensed permeate to the material of the porous substrate and, as a result, to leak and fill the pore space of the substrate with a mixture of coolant and permeate, which leads to a decrease in the mass transfer characteristics of the membrane and the inability to use this method for the isolation and concentration of organic substances.
Предлагаемое изобретение решает задачу снижения энергозатратности процесса при выделении с одновременным концентрированием органических веществ за счет уменьшения разности температур по разные стороны мембраны.The present invention solves the problem of reducing the energy consumption of the process during the allocation with the simultaneous concentration of organic substances by reducing the temperature difference on opposite sides of the membrane.
Технический эффект при этом заключается в создании массопереноса из питающего раствора с высокой температурой в обогащаемый раствор с пониженной температурой при разнице температур растворов всего в 20-30°С.The technical effect in this case is the creation of mass transfer from a feed solution with a high temperature to an enriched solution with a low temperature with a temperature difference of solutions of only 20-30 ° C.
Поставленная задача достигается способом первапорационного выделения с одновременным концентрированием органических веществ, включающем создание градиента парциального давления через мембрану, селективную по целевому компоненту, новизна которого заключается в том, что первапорационное разделение проводят через две селективные по целевому компоненту мембраны, между которыми существует газовый зазор, при этом поверхность первой мембраны имеет более высокую температуру, чем поверхность второй мембраны, а процесс массопереноса паров питающего раствора через мембраны проводят так, чтобы поток целевого компонента через вторую мембрану был выше, чем поток целевого компонента через первую мембрану.The problem is achieved by the method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances, including the creation of a partial pressure gradient through a membrane selective for the target component, the novelty of which is that the pervaporation separation is carried out through two target-selective membranes between which there is a gas gap, at the surface of the first membrane has a higher temperature than the surface of the second membrane, and the mass transfer process of vapor the feed solution through the membrane is carried out so that the target component flux through the second membrane was higher than the target component flux through the first membrane.
Под терминами «пары компонентов жидкостей» и «пермеат» понимаются понятия, широко принятые в первапорации и мембранной науке в целом. Фазу до мембраны называют питающим раствором, в то время как фазу после прохождения через мембрану называют пермеатом. Разделение достигается благодаря тому, что один компонент из питающего раствора (в нашем случае это жидкая смесь) переносится через мембрану с большей скоростью, чем другой компонент или компоненты. Следует, однако, иметь в виду, что в общем случае мембрана не является совершенным или идеальным селективно проницаемым барьером (Мулдер М. Введение в мембранную технологию: Пер. с англ. - М.: Мир, 1999, с.23-24). То есть происходит массоперенос всех компонентов смеси через мембрану, а в пермеате присутствуют как бутанол, так и вода, но целевого компонента бутанола больше, чем в питающем растворе.The terms “fluid component pairs” and “permeate” are understood to mean concepts widely accepted in pervaporation and membrane science as a whole. The phase to the membrane is called the nutrient solution, while the phase after passing through the membrane is called the permeate. Separation is achieved due to the fact that one component from the feed solution (in our case, it is a liquid mixture) is transported through the membrane at a faster rate than the other component or components. However, it should be borne in mind that in the general case the membrane is not a perfect or ideal selectively permeable barrier (Mulder M. Introduction to membrane technology: Transl. From English. - M .: Mir, 1999, pp. 23-24). That is, mass transfer of all components of the mixture through the membrane takes place, but both butanol and water are present in the permeate, but the target component of butanol is greater than in the feed solution.
Технологически упрощает процесс его проведения, когда питающий раствор, из которого осуществляют выделение целевого компонента, имеет концентрацию целевого компонента, равную исходной концентрации целевого компонента в обогащаемом растворе.Technologically simplifies the process of carrying out it when the feed solution from which the target component is extracted has a concentration of the target component equal to the initial concentration of the target component in the enriched solution.
Для обеспечения этого процесса поток целевого компонента через вторую мембрану должен быть выше, чем поток целевого компонента через первую мембрану. Это условие может быть выполнено в каждом конкретном случае на основании общеизвестных правил проведения первапорационного разделения жидких смесей подбором одного или нескольких параметров, выбранных из ряда: концентрация целевого компонента в питающем и обогащаемом растворах температура питающего раствора и обогащаемого растворов; толщина и материал мембран.To ensure this process, the flow of the target component through the second membrane should be higher than the flow of the target component through the first membrane. This condition can be fulfilled in each case on the basis of well-known rules for pervaporation separation of liquid mixtures by selecting one or more parameters selected from the following: concentration of the target component in the supply and enrichment solutions temperature of the feed solution and enrichment solutions; thickness and material of the membranes.
Для создания разности давлений насыщенных паров пермеата между этими мембранами поверхность первой мембраны должна иметь более высокую температуру, чем поверхность второй мембраны, благодаря чему происходит перенос паров пермеата от первой ко второй мембране.To create a pressure difference between the saturated permeate vapor between these membranes, the surface of the first membrane must have a higher temperature than the surface of the second membrane, due to which the transfer of permeate vapor from the first to the second membrane takes place.
После того как пары пермеата достигли поверхности холодной мембраны они должны либо проникнуть через нее, либо сконденсироваться на ее поверхности. Но поскольку сродство мембраны к бутанолу гораздо больше, чем к воде, через вторую мембрану проникает преимущественно бутанол, а пары воды преимущественно конденсируются на ее поверхности. Такой механизм обеспечивает более высокую селективность разделения смеси по бутанолу.After the permeate vapor has reached the surface of the cold membrane, they must either penetrate through it or condense on its surface. But since the affinity of the membrane for butanol is much greater than for water, mainly butanol penetrates through the second membrane, and water vapor condenses mainly on its surface. Such a mechanism provides higher selectivity for the separation of the mixture with butanol.
Еще одним аспектом изобретения является устройство первапорационного выделения с одновременным концентрированием органических веществ для осуществления вышеописанного способа, содержащее два контура для циркуляции растворов, содержащих целевой компонент, отделенных друг от друга селективной по целевому компоненту мембраной, новизна которого заключается в том, что оно дополнительно содержит вторую мембрану, расположенную относительно первой с газовый зазором, выполненным с возможностью обеспечения массопереноса паров между ними.Another aspect of the invention is a pervaporation separation device with simultaneous concentration of organic substances for the implementation of the above method, containing two circuits for circulating solutions containing the target component, separated from each other by a target-selective membrane, the novelty of which is that it additionally contains a second a membrane located relative to the first with a gas gap made with the possibility of mass transfer of vapor between them.
На фиг.1 представлена схема устройства для обогащения водноорганических смесей.Figure 1 presents a diagram of a device for the enrichment of water-organic mixtures.
На фиг.2 представлена зависимость парциального давления паров бутанола от температуры раствора для растворов концентрацией бутанола 2 и 8% масс.Figure 2 presents the dependence of the partial vapor pressure of butanol on the temperature of the solution for solutions with a concentration of butanol of 2 and 8% of the mass.
В таблице приведены данные по концентрированию водно-бутанольных смесей согласно изобретению.The table shows the data on the concentration of water-butanol mixtures according to the invention.
Приведенные ниже примеры подтверждают, но не исчерпывают, предлагаемое изобретение.The following examples confirm, but do not exhaust, the invention.
Устройство выделения органических веществ с помощью первапорационного разделения жидких смесей (Фиг.1) состоит из двух контуров 1 и 2, по которым циркулируют растворы органического вещества в воде разной температуры, которые отделены друг от друга двумя селективными по выделяемому органическому веществу мембранами 3 и 4 из поли(1 триметилсилил-1-пропин)а (ПТМСП), разделенными газовым зазором 5.The device for the separation of organic substances using pervaporation separation of liquid mixtures (Figure 1) consists of two
Пример 1. Демонстрация осуществления массопереноса при использовании в качестве питающего раствора и обогащаемого раствора бутанола концентрацией 2%Example 1. Demonstration of the implementation of mass transfer when used as a feed solution and an enriched solution of butanol concentration of 2%
Исходные материалы:Source materials:
мембрана 1 (M1): материал мембраны поли(1 триметилсилил-1-пропин) средневесовой молекулярной массы Mw=1600000 г/моль, синтезированный на каталитической системе - TaCl5/Al(i-Bu)3» толщина мембраны d=17 мкм;membrane 1 (M1): membrane material poly (1 trimethylsilyl-1-propine) srednevekovoi molecular weight M w = 1600000 g / mol, synthesized on a catalytic system - TaCl 5 / Al (i-Bu) 3 "membrane thickness d = 17 microns ;
мембрана 2 (М2): материал мембраны поли(1 триметилсилил-1-пропин) средневесовой молекулярной массы Mw=2000000 г/моль, синтезированный на каталитической системе - NbCl5/Al(i-Bu)3, толщина мембраны d=37 мкм;membrane 2 (M2): membrane material poly (1 trimethylsilyl-1-propine) weight average molecular weight M w = 2,000,000 g / mol synthesized on a catalytic system - NbCl 5 / Al (i-Bu) 3 , membrane thickness d = 37 μm ;
питающий раствор - раствор бутанола концентрации 2,0% масс.;feed solution - a solution of butanol concentration of 2.0% of the mass .;
обогащаемый раствор - раствор бутанола концентрации 2,0% масс.enriched solution - a solution of butanol concentration of 2.0% of the mass.
Для обеспечения между мембранами воздушно-газового зазора между ними был помещен полипропиленовый спейсер, толщина которого 0,4 мм. Площадь каждой из мембран составляла 20 см2.To ensure an air-gas gap between the membranes, a polypropylene spacer was placed between them, whose thickness was 0.4 mm. The area of each of the membranes was 20 cm 2 .
На основании зависимости парциального давления паров бутанола от температуры раствора для растворов концентрацией бутанола 2 и 8% масс. (фиг.2) были подобраны температуры проведения процесса.Based on the dependence of the partial pressure of the butanol vapor on the temperature of the solution for solutions, the concentration of
Температура первого раствора составляла 57°С (питающий раствор), температура второго раствора составляла 23°С (обогащаемый раствор).The temperature of the first solution was 57 ° C (feed solution), the temperature of the second solution was 23 ° C (enrichment solution).
Мембрана с большей толщиной располагалась в ячейке со стороны раствора с более высокой температурой, мембрана меньшей толщины - со стороны раствора с более низкой температурой. Объем питающего раствора составлял 1,5 л, объем обогащаемого раствора равнялся 0,14 л. Такая разница в объемах была установлена для того, чтобы состав питающего раствора практически не изменялся в течение эксперимента. Скорость прокачки питающего раствора через ячейку составляла 200 мл/мин, скорость прокачки обогащаемого раствора составляла порядка 50 мл/мин. Как видно из таблицы, скорость прокачки растворов в интервале 50-500 мл/мин мало влияет на поток бутанола через мембраны.A membrane with a greater thickness was located in the cell on the solution side with a higher temperature, a membrane of a smaller thickness was located on the solution side with a lower temperature. The volume of the feed solution was 1.5 l, the volume of the enriched solution was 0.14 l. Such a difference in volumes was established so that the composition of the feed solution remained practically unchanged during the experiment. The pumping rate of the feed solution through the cell was 200 ml / min, the pumping rate of the enriched solution was about 50 ml / min. As can be seen from the table, the flow rate of solutions in the range of 50-500 ml / min has little effect on the flow of butanol through the membrane.
Эксперимент проводился в течение 4-х часов. В результате определенная рефрактометрически концентрация бутанола в обогащаемом растворе составляла 2,3% масс., концентрация горячего раствора осталась неизменной. Таким образом величину потока бутанола во время первого эксперимента можно оценить 0,05 кг/м2·ч.The experiment was carried out for 4 hours. As a result, the concentration of butanol in the enriched solution, determined by refractometry, was 2.3% by mass. The concentration of the hot solution remained unchanged. Thus, the amount of butanol flow during the first experiment can be estimated at 0.05 kg / m 2 · h.
Как видно из экспериментальных данных концентрация бутанола в обогащаемом растворе меняется в ходе эксперимента, что говорит о существовании потока вещества через мембрану.As can be seen from the experimental data, the concentration of butanol in the enriched solution changes during the experiment, which indicates the existence of a substance flow through the membrane.
Пример 2 Обогащение водно-бутанольных сред.Example 2 Enrichment of aqueous butanol media.
Исходные материалы:Source materials:
мембрана 1 (Ml): материал мембраны поли(1 триметилсилил-1-пропин) средневесовой молекулярной массы Mw=1600000 г/моль, синтезированный на каталитической системе - TaCl5/Al(i-Bu)3, толщина мембраны d=17 мкм;membrane 1 (Ml): membrane material poly (1 trimethylsilyl-1-propine) srednevekovoi molecular weight M w = 1600000 g / mol, synthesized on a catalytic system - TaCl 5 / Al (i-Bu) 3 , membrane thickness d = 17 μm ;
мембрана 2 (М2): материал мембраны поли(1 триметилсилил-1-пропин) средневесовой молекулярной массы Mw=2000000 г/моль, синтезированный на каталитической системе - NbCl5/Al(i-Bu)3, толщина мембраны d=124 мкм;membrane 2 (M2): membrane material poly (1 trimethylsilyl-1-propine) weight average molecular weight M w = 2,000,000 g / mol, synthesized on a catalytic system - NbCl 5 / Al (i-Bu) 3 , membrane thickness d = 124 μm ;
питающий раствор - раствор бутанола концентрации 1,0% масс.;feed solution - a solution of butanol concentration of 1.0% of the mass .;
обогащаемый раствор - раствор бутанола концентрации 2,0% масс.enriched solution - a solution of butanol concentration of 2.0% of the mass.
Для обеспечения между мембранами воздушно-газового зазора между ними был помещен полипропиленовый спейсер, толщина которого 0,4 мм. Площадь каждой из мембран составляла 20 см2. Температура первого раствора составляла 55°С (питающий раствор), температура второго раствора составляла 22°С (обогащаемый раствор).To ensure an air-gas gap between the membranes, a polypropylene spacer was placed between them, whose thickness was 0.4 mm. The area of each of the membranes was 20 cm 2 . The temperature of the first solution was 55 ° C (feed solution), the temperature of the second solution was 22 ° C (enrichment solution).
Мембрана с большей толщиной располагалась в ячейке со стороны раствора с более высокой температурой, мембрана меньшей толщины - со стороны раствора с более низкой температурой. Объем питающего раствора составлял 1,5 л, объем обогащаемого раствора равнялся 0,07 л. Такая разница в объемах была установлена для того, чтобы состав питающего раствора практически не изменялся в течение эксперимента. Скорость прокачки питающего раствора через ячейку составляла 500 мл/мин, скорость прокачки обогащаемого раствора составляла 500 мл/мин. Как видно из таблицы скорость прокачки растворов в интервале 50-500 мл/мин мало влияет на поток бутанола через мембраны.A membrane with a greater thickness was located in the cell on the solution side with a higher temperature, a membrane of a smaller thickness was located on the solution side with a lower temperature. The volume of the feed solution was 1.5 l, the volume of the enriched solution was 0.07 l. Such a difference in volumes was established so that the composition of the feed solution remained practically unchanged during the experiment. The pumping rate of the feed solution through the cell was 500 ml / min, the pumping rate of the enriched solution was 500 ml / min. As can be seen from the table, the rate of pumping of solutions in the range of 50-500 ml / min has little effect on the flow of butanol through the membrane.
Эксперимент проводился в течение 4-5 часов. В результате определенная рефрактометрически концентрация бутанола в обогащаемом растворе увеличивалась (см. таблицу).The experiment was carried out for 4-5 hours. As a result, the concentration of butanol in the enriched solution determined refractometrically increased (see table).
Как видно из приведенных примеров, предлагаемые нами способ и устройство первапорационного выделения с одновременным концентрированием органических веществ позволяют снизить энергозатратности процесса за счет уменьшения разности температур по разные стороны мембраны.As can be seen from the above examples, our proposed method and device for pervaporation separation with the simultaneous concentration of organic substances can reduce the energy consumption of the process by reducing the temperature difference on opposite sides of the membrane.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144502/15A RU2408416C2 (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008144502/15A RU2408416C2 (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008144502A RU2008144502A (en) | 2010-05-20 |
| RU2408416C2 true RU2408416C2 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=42675663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008144502/15A RU2408416C2 (en) | 2008-11-11 | 2008-11-11 | Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2408416C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014077739A2 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-22 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В.Топчиева Ран (Инхс Ран) | Method for separating and concentrating organic substances from liquid mixtures and device for the implementation thereof |
-
2008
- 2008-11-11 RU RU2008144502/15A patent/RU2408416C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВОЛКОВ В.В. и др. Экологически чистое топливо из биомассы. Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева, 2003, т.XLVII, №6, с.71-75. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014077739A2 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-22 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В.Топчиева Ран (Инхс Ран) | Method for separating and concentrating organic substances from liquid mixtures and device for the implementation thereof |
| WO2014077739A3 (en) * | 2012-11-13 | 2014-07-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В.Топчиева Ран (Инхс Ран) | Method for separating and concentrating organic substances from liquid mixtures and device for the implementation thereof |
| RU2532518C2 (en) * | 2012-11-13 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В, Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Method of separation and concentration of organic substances from liquid mixtures and device for its realisation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008144502A (en) | 2010-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ray et al. | Developments in forward osmosis and membrane distillation for desalination of waters | |
| US9283522B2 (en) | Process for separating liquid mixtures | |
| Wang et al. | Recent advances in membrane distillation processes: Membrane development, configuration design and application exploring | |
| US7608188B2 (en) | Vacuum enhanced direct contact membrane distillation | |
| Abu-Zeid et al. | A comprehensive review of vacuum membrane distillation technique | |
| Tomaszewska | Membrane distillation-examples of applications in technology and environmental protection | |
| Susanto | Towards practical implementations of membrane distillation | |
| Khayet et al. | Possibility of nuclear desalination through various membrane distillation configurations: a comparative study | |
| Volkov et al. | Porous condenser for thermally driven membrane processes: Gravity-independent operation | |
| KR20090029232A (en) | Multistage Column Distillation (MSCD) Method for Osmotic Solute Recovery | |
| Baghel et al. | A review on membrane applications and transport mechanisms in vacuum membrane distillation | |
| Essalhi et al. | Membrane distillation (MD) | |
| Wang et al. | Mass transport and pervaporation recovery of aniline with high-purity from dilute aqueous solution by PEBA/PVDF composite membranes | |
| Genduso et al. | Hydrophobic polydimethylsiloxane thin-film composite membranes for the efficient pervaporative desalination of seawater and brines | |
| Baghbanzadeh et al. | Membrane distillation | |
| RU2408416C2 (en) | Method of pervaporation separation with simultaneous concentration of organic substances and device to this end | |
| Tomaszewska | Membrane distillation | |
| Yarlagadda et al. | Membrane distillation for desalination and other separations | |
| Pangarkar et al. | Flux enhancement of air gap membrane distillation for desalination of groundwater by surface modification of membrane | |
| Basile et al. | Pervaporation and membrane contactors | |
| JPS62168504A (en) | Method and apparatus for separating liquid, steam or steam/gas mixture | |
| RU2432984C1 (en) | Method of extracting and concentrating organic substances from aqueous media | |
| Bryk et al. | Membrane distillation | |
| RU2532518C2 (en) | Method of separation and concentration of organic substances from liquid mixtures and device for its realisation | |
| RU2435629C1 (en) | Method of organic substances extraction from water and their concentration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101128 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130610 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201112 |