內(nèi),從而能夠解決如上所述的問題。
[0031] 即有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜作為用于本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)的膜模塊5,而作為上述有 機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的基礎(chǔ)樹脂的聚乙烯醇可具有交聯(lián)結(jié)構(gòu),由此能夠賦予聚乙烯醇膜的穩(wěn)定 性,并且干式二氧化硅置于該交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi),從而能夠維持一定的膜的性能。
[0032] 上述聚乙烯醇的重量平均分子量為20000~200000,具體可以是100000~ 150000。上述聚乙烯醇的皂化度為50~100%,更為具體地可以是90~99%。在聚乙烯 醇的重量平均分子量小于20000的情況下,存在粘度過低的問題,而在聚乙烯醇的重量平 均分子量超過200000的情況下,存在粘度過高的問題。皂化度意味著在分子內(nèi)具有羥基的 程度,在本發(fā)明的聚乙烯醇的皂化度小于50%的情況下,存在膜的結(jié)晶性下降的問題。
[0033] 并且,有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜作為用于本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)的膜模塊5,在50°C以上 的溫度下也幾乎沒有溶脹現(xiàn)象,因而可保持很好的選擇度。在本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí),上述膜模塊5的溫度條件為,優(yōu)選地在40~90°C下進(jìn)行脫水,但并不限定于此,優(yōu)選在 50~80°C下進(jìn)行脫水,但并不限定于此,尤其優(yōu)選地在80°C下進(jìn)行脫水,但并不限定于此。 [0034] 構(gòu)成上述有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的上述干式二氧化硅包含在交聯(lián)化的聚乙烯醇的基 質(zhì)內(nèi),賦予膜的穩(wěn)定性,并且對(duì)于乙二醇醚維持一定的膜選擇度,還起到提高乙二醇醚的滲 透度的作用。相對(duì)于上述交聯(lián)化的基礎(chǔ)樹脂,即相對(duì)于聚乙烯醇,上述干式二氧化硅的含量 可以是5~20重量百分比。若干式二氧化硅的含量小于5重量百分比,則膜的耐久性下 降,并存在乙二醇醚的滲透度也下降的問題。若干式二氧化硅的含量超過20重量百分比, 則存在乙二醇醚的選擇度下降的問題。另一方面,上述干式二氧化硅的一次粒子大小可以 是7~40nm。
[0035] 在本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)成為脫水對(duì)象的上述乙二醇醚可以是選自乙二醇單 甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單苯醚、乙二 醇單芐醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單-η-丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇 單乙醚中的一種以上,如果屬于與水形成共沸點(diǎn)而難以借助普通的蒸餾法來進(jìn)行脫水的乙 二醇醚類,則沒有限制。
[0036] 作為上述脫水對(duì)象的水溶液狀態(tài)的乙二醇醚的濃度可以是50重量百分比以上。 本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)還可對(duì)形成難以區(qū)分乃至難以蒸餾的共沸點(diǎn)的水溶液進(jìn)行脫水工 序。由于所使用的乙二醇醚類的濃度還有以50重量百分比以上的方式來與水形成共沸組 成的,因而無法借助普通的蒸餾方法來回收。在本發(fā)明中,可將乙二醇醚濃縮成99. 9重量 百分比以上,超過了基于普通滲透蒸發(fā)的脫水范圍,因而膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常重要。
[0037] 另一方面,上述有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的厚度可以是80~120 μ m,上述厚度可根據(jù)作 為脫水對(duì)象的乙二醇醚的水溶液的濃度來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0038] 通過本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)來被脫水的乙二醇醚的濃度為99. 9重量百分比以 上,用于本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)的乙二醇醚的脫水用有機(jī)/無機(jī)復(fù)合膜的滲透度及選擇度 非常優(yōu)秀。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng),上述膜模塊5為選自平膜型、螺旋纏繞型、中空纖維 膜型中的一形態(tài)。
[0040] 膜模塊5是為了將膜適用于實(shí)際工序而做的模,形態(tài)區(qū)分為平膜型、螺旋纏繞型、 中空纖維膜型。
[0041] 平膜型與中空纖維膜型相比,比表面積小,因而優(yōu)選地,制作成螺旋纏繞型模塊的 形態(tài)來增加有效面積。
[0042] 螺旋纏繞型是在如同入口在一側(cè)的信封形態(tài)的平膜之間留有生產(chǎn)水能夠流動(dòng)的 空間,并在膜和膜之間留有網(wǎng)眼空間來使原水能夠流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在膜和膜的表面之間插入 聚丙烯等的網(wǎng)眼間隔來增加渦流,從而促進(jìn)物質(zhì)傳遞,并降低濃度極化。在供給水經(jīng)過各模 塊的過程中,極化現(xiàn)象逐漸增加,使得壓力下降,并成為驅(qū)動(dòng)力降低的原因。即在兩張平膜 之間放入能夠通水的支撐體,并在膜的外面層疊網(wǎng)狀的間隔后,以蛋糕卷形態(tài)卷曲來制作 模塊。若在模塊流入部對(duì)流體施加壓力,則在流入水經(jīng)過模塊的過程中,從膜分離的純水向 位于中央的收集管移動(dòng),從膜排除的流入水則在模塊的相反一側(cè)成為濃縮水來被排出。在 供給水經(jīng)過各模塊的過程中,極化現(xiàn)象逐漸增加,并引起壓力下降,從而成為減小分離驅(qū)動(dòng) 力的原因。當(dāng)在實(shí)際工序中使用的情況下,以串聯(lián)的方式將2~6個(gè)模塊連接于壓力容器 來使用。
[0043] 中空纖維膜型為排列數(shù)千至數(shù)萬個(gè)纖維性線的形態(tài),上述纖維性線為空心,而且 非常微細(xì),其直徑小于人的頭發(fā)。與其他模塊相比,單位體積的膜的表面積最寬,并根據(jù)滲 透方式分為內(nèi)壓式和外壓式。中空纖維膜在表面上具有〇. 1~1 μ m的非常薄的非多孔性 外層,而另一方面,外層以下則存在相對(duì)厚的20~30 μ m的多孔性層。外徑和內(nèi)徑的比例 為2 :1的中空纖維膜具有能夠承受高運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的強(qiáng)度,因而,與其他系統(tǒng)相比,能夠填滿極 為細(xì)密的體積。在小規(guī)模的逆滲壓裝置中,最為優(yōu)選地,使用管型的外壓式模塊,優(yōu)選地,越 大型化越要使用單位體積的滲透量大的中空纖維膜型。
[0044] 經(jīng)由上述膜模塊5排出的水蒸氣在經(jīng)過冷凝器6的過程中被冷凝。上述冷凝器6 的內(nèi)部溫度可以是一 5~25°C,更為優(yōu)選地,在上述冷凝器6的內(nèi)部溫度為0~5°C時(shí),可 將乙二醇醚的濃度提高到99. 9重量百分比的程度。
[0045] 為了保持被濃縮的結(jié)果物的濃度,本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)需保持真空狀態(tài),上述 真空泵7起到該作用。在此情況下,借助上述真空泵7來保持的系統(tǒng)內(nèi)的壓力可以是2~ 20Torr,更為優(yōu)選地,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力為5~15Torr時(shí),可將乙二醇醚的濃度提高到99. 9 重量百分比的程度。
[0046] 對(duì)于決定乙二醇醚的最終濃度的冷凝器6和真空泵7的運(yùn)轉(zhuǎn)條件,需掌握基于所 要濃縮的物質(zhì)與水的混合比率的沸點(diǎn)、相平衡圖表等物理化學(xué)性質(zhì),才能夠根據(jù)所需的目 的來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0047] 通過冷凝器6來進(jìn)行冷凝的水蒸氣由收集器8收集。根據(jù)本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng), 如圖1所示,收集器8、9可以是多個(gè)。若收集器為多個(gè),則能夠以一個(gè)一個(gè)開放收集器的方 式來使用;若一個(gè)收集器滿到規(guī)定量以上,則以收集到其他剩余的收集器的方式轉(zhuǎn)換流向。 在通過設(shè)置于各個(gè)收集器的前端和后端的閥來在使?jié)B透蒸發(fā)系統(tǒng)保持真空狀態(tài)的情況下, 可排出水蒸氣。
[0048] 本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)在循環(huán)管路10還設(shè)置有循環(huán)閥11,上述循環(huán)管路10用于 將上述原料罐1和膜模塊5相連接。循環(huán)閥11是為了借助本發(fā)明的系統(tǒng)來獲得所需的濃 度的乙二醇醚而用于通過循環(huán)管路10來使原料循環(huán)并進(jìn)行調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)。
[0049] 即在通過膜模塊5來進(jìn)行脫水的乙二醇醚的濃度未達(dá)到所需的濃度時(shí),若打開與 循環(huán)管路10相連接的循環(huán)閥11,并關(guān)閉與回收最終產(chǎn)品(乙二醇醚)的管路相連接的回 收閥12,則原料通過循環(huán)管路10持續(xù)循環(huán)并經(jīng)過膜模塊5,從而可將濃縮液濃縮到所需的 濃度。若濃縮液達(dá)到了所需的濃度,則關(guān)閉與循環(huán)管路10相連接的循環(huán)閥11,并打開回收 閥12來從回收最終產(chǎn)品的管路獲得所需的濃度的產(chǎn)品,即獲得乙二醇醚,并結(jié)束滲透蒸發(fā) 工序。
[0050] 本發(fā)明的滲透蒸發(fā)系統(tǒng)與現(xiàn)有的滲透蒸發(fā)工序不同,可對(duì)具有高水分含量(50% 以上)的有機(jī)混合物適用很寬泛的脫水范圍(50~90% ),并在高溫(80°C )下也能夠穩(wěn)定 地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0051] 以下,通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例及與此成對(duì)比的比較例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加具體 的說明。
[0052] 實(shí)施例1
[0053] (1)膜的制備
[0054] 將100g的重量平均分子量為20000、皂化度為98%的聚乙烯醇放入90°C的蒸餾水 來進(jìn)行攪拌并溶解,從而制備10重量百分比的水溶液狀態(tài)的第一溶液。
[0055] 接著,將0~20g的干式二氧化硅投入蒸餾水,進(jìn)行充分的攪拌,使得上述干式二 氧化硅均勻分散,從而制備第二溶液。
[0056] 接著,混合上述第一溶液和第二溶液,調(diào)節(jié)投入量使得混合