Pervaporacija
Pervaporacija je tehnička operacija, novijeg datuma, koja ima zajedničke elemente sa reverznom osmozom i separacijom gasova.[1][2][3]
Opšte informacije[uredi | uredi izvor]
Pervaporacija je separacioni proces u kome se dvokomonentna ili višekomponentna tečna mešavina razdvaja parcijalnim isparavanjem kroz gustu, neporoznu membranu. U toku procesa pervaporacije sirovina je u direktnom kontaktu sa jednom stranom membrane, dok se permeat odvodi u vidu pare sa druge strane membrane.[4][5]
Pogonska sila je gradijent hemijskog potencijala, koji se ostvaruje razlikom parcijalnih pritisaka permeata duž membrane, koja se ostvaruje[6]
- sniženjem pritiska sa strane permeata kondenzacijom pare permeata,
- korišćenjem vakuum pumpe,
- strujom inertnog gasa sa strane permeata.[7]
Namena[uredi | uredi izvor]
Namena pervaporacije je razdvajanje mešavina kod kojih su temperature ključanja komponenti bliske ili azeotropa koje je inače teško razdvojiti destilacijom ili drugim procesima.[8] U tom smislu glavna primena pervaporacije je u:
- Dehidraciji oganskih rastvarača, naročito u dehidraciji rastvora etanola, čija azeotropna tačka dostiže na oko 95% etanola, tako da separacioni problem ne može da se reši konvencionalnim metodama. Međutim membrane za pervaporaciju mogu da proizvedu i rastvor sa više od 99,9% etanola iz početnog rastvora.
- Za izdvajanje rastvorenih organskih jedinjenja iz vode i za separaciju organskih mešavina.[9]
Pervaporacija je efikasna za razblaživanje rastvora koji sadrže tragove ili manje količine komponente koju treba ukloniti. Na osnovu toga hidrofilne membrane se koriste za dehidraciju alkohola koji sadrže malu količinu vode, a hidrofobne membrane se koriste za uklanjanje / obnavljanje tragova količine organskih sastojaka iz vodenih rastvora.
Pervaporacija je efikasna alternativa za uštedu energije procesima poput destilacije i isparavanja. Omogućuje razmenu dve faze bez direktnog kontakta.
Primeri uključuju dehidraciju rastvarača: dehidrataciju etanola / vode i izopropanola / vodenih azeotropa, kontinuirano uklanjanje etanola iz fermentatora kvasca, kontinuirano uklanjanje vode iz reakcija kondenzacije kao što su esterifikacije za poboljšanje konverzije i brzine reakcije, uvođenje membranske masene spektrometrije, uklanjanje organskih rastvarača iz industrijske otpadne vode, kombinacija destilacije i pervaporacije / propusnosti pare i koncentracija hidrofobnih aromatičnih jedinjenja u vodenim rastvorima (korišćenjem hidrofobnih membrana)
Nedavno su na tržište predstavljene brojne organofilne membrane pervaporacije. Organofilne membrane prodora mogu se koristiti za odvajanje organsko-organskih smeša, npr .: smanjenje sadržaja aromatika u rafinerijskim tokovima, lomljenje azeotropa, prečišćavanje ekstrakcionih medija, pročišćavanje toka proizvoda nakon ekstrakcije i prečišćavanje organskih rastvarača.
Materijali[uredi | uredi izvor]
Hidrofobne membrane se često zanivaju na polimetilsiloksanu gde se stvarni mehanizam odvajanja zasniva na gore opisanom modelu difuzije rastvora.[10]
Hidrofilne membrane su široko dostupne. Do danas komercijalno najuspešniji sistem membrana zasnovan je na polivinil alkoholu. U novije vreme su takođe dostupne membrane na bazi poliaimida. Da bi se prevazišli unutrašnji nedostaci polimernih membranskih sistema keramičke membrane su razvijene u poslednjem desetljeću. Te se keramičke membrane sastoje od nanoporoznih slojeva na vrhu makroporoznog nosača. Pore moraju biti dovoljno velike da molekuli vode prolaze kroz i zadržavaju ostala otapala koja imaju veću molekularnu veličinu, kao što je etanol. Kao rezultat, dobija se molekularno sito sa veličinom pora od oko 4 angstrema. Najčešći član ove klase membrana je onaj zasnovan na zeolitu A.[11]
Alternativno ovim kristalnim materijalima, struktura slojeva je amorfna i može biti prilagođena molekularnoj selektivnosti. Ove membrane su proizvedene hemijskim procesima sol-gel. Istraživanje novih hidrofilnih keramičkih membrana fokusirano je na titanijum ili cirkonijum.
Izvori[uredi | uredi izvor]
- ^ Jaćimović, Nikola. „Savremeni separacioni metodi - membranske operacije”. PT Inženjerska prksa. Pristupljeno 2. 3. 2020.
- ^ Endre Nagy, Pervaporation in Basic Equations of Mass Transport Through a Membrane Layer (Second Edition), 2019
- ^ Domingo Zarzo, Beneficial uses and valorization of reverse osmosis brines in Emerging Technologies for Sustainable Desalination Handbook, 2018
- ^ Fontalvo Alzate, Javier (2006). Design and performance of two-phase flow pervaporation and hybrid distillation process. Technische Universiteit Eindhoven, The Netherlands: JWL boekproducties. ISBN 978-90-386-3007-6.
- ^ Matuschewski, Heike (2008). MSE — modified membranes in organophilic pervaporation for aromatics/aliphatics separation. www.desline.com: Desalination.
- ^ :Eslami, Shahabedin; Aroujalian, Abdolreza; Bonakdarpour, Babak; Raeesi, Ahamdreza (2008). „Coupling of Pervaporation system with Fermentation Process” (PDF). International Congress on Membrane and Membrane Technology (ICOM2008) Honolulu, Hawaii, USA.
- ^ Nunes, S. P., Peinemann, K. V., Membrane Technol- ogy in the Chemical Industry, John Wiley & Sons, Ltd, Chich- ester, 2001.
- ^ Mihir Kumar Purkait, Dibyajyoti Haldar, Pervaporation in Thermal Induced Membrane Separation Processes, 2020
- ^ Baker R. W., Membrane Technology And Applica- tions, John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, 2004.
- ^ P. Luis, B. Van der Bruggen, Pervaporation modeling in Pervaporation, Vapour Permeation and Membrane Distillation, 2015
- ^ A.A. Babalou, ... K. Ghasemzadeh, Integrated systems involving pervaporation and applications in Pervaporation, Vapour Permeation and Membrane Distillation, 2015
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Endre Nagy, Pervaporation in Basic Equations of the Mass Transport through a Membrane Layer, 2012
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
| Normativna kontrola: Državne |
|---|
