采用聚乙烯醇(PVA)作为乙醇脱水的渗透蒸发膜材料。通过戊二醛混合交联剂化学交联PVA制备了PVA均质膜以及以聚丙烯腈(PAN)为支撑层,交联PVA为分离层的PVA/PAN复合膜。用扫描电子显微镜对膜的表面和断面进行了表征,从照片中可以看出:PVA均质膜和复合膜的表面光滑平整且致密;PVA/PAN复合膜的分离层和支撑层结合紧密。 考察了PVA聚合度、浸泡液浓度、浸泡液温度及浸泡时间对PVA均质膜在乙醇/水溶液中溶胀规律的影响。由结果可知:乙醇/水溶液中,交联PVA膜对水优先溶解,是一种优质的优先透水膜。 采用有弧形液体通道的渗透蒸发池作为渗透蒸发膜评价装置的核心部件。测定了不同操作条件(温度、原料液浓度、膜后压、料液流速)下,PVA/PAN渗透蒸发膜的性能指标。由结果可知:渗透通量随原料液中水含量、料液温度、料液流速的升高而增大:随膜后压的增大而减小。分离因子随原料液中乙醇含量的增大呈先增大后减小的趋势,在乙醇浓度为94.5%附近达到最大值2680;随温度、料液流速的升高,分离因子增大;随膜后压的增大,分离因子减小。 建立了改进的UNIFAC及Flory-Huggins溶解模型,用两种模型预测PVA膜在乙醇/水溶液中的溶胀。将模型计算结果与实验结果进行比较,结果表明:对PVA聚合物-乙醇-水三元体系,两种模型均可以较好地预测膜在乙醇/水溶液中的溶胀行为。相比之下,改进的UNIFAC模型的适用性较广;Flory-Huggins模型的预测精度较好,且计算量较少。