Zeitschrift für Membranwissenschaft und -technologie

Abstrakt

Nichtgleichgewichts-Lösungs-Diffusionsmodell für die PDMS-Membranpervaporation des ABE-Wasserbinärsystems

Xia Yang, Zhen Wu, Fang Manquan und Li Jiding

Frühere Modelle zur Gleichgewichtslösung-Diffusion, zum Porenfluss und zum virtuellen Phasenwechsel können den Massentransferprozess bei der Pervaporation nicht präzise beschreiben. Die Tatsache, dass der Lösungsprozess an der Oberfläche der Membran kein Gleichgewicht erreicht, wird in der Literatur selten betont. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Nichtgleichgewichtslösungs-Diffusionsmodells (Nichtgleichgewichtsmodell) für den Membranpervaporationsprozess. In dieser Untersuchung wurden die Schritte der Lösung und Desorption als Pseudooberflächenreaktionsprozesse auf der Oberfläche behandelt, basierend auf der Hypothese einer Nichtgleichgewichtslösung an der Schnittstelle zwischen Eingangsflüssigkeit und Membran. Das semi-experimentelle Modell wurde auf Grundlage eines stationären Massentransfers erstellt, wobei Konzentrationspolarisation und Adsorption auf der Permeationsseite ignoriert wurden. Durch lineare Anpassung des Flusses an unterschiedliche Membrandicken wurden die Diffusionskoeffizienten und kinetischen Adsorptionsgeschwindigkeitskonstanten des Modells mit einem Gleichgewichtsverteilungskoeffizienten erreicht, der mithilfe des UNIFAC-ZM-Modells geschätzt wurde. Die berechneten Werte des Modells stimmten gut mit dem experimentellen Fluss bei der Vakuumpervaporation von Aceton, Butanol und Ethanol mit einer Polydimethylsiloxanmembran überein. Das Nichtgleichgewichtsmodell und seine Parameter werden weiterhin zur Vorhersage der Trennleistung und Auswahl der Betriebsbedingungen eingesetzt.