膜接觸器的各種突出性能使其比傳統操作更具有優勢。例如,可以在明確、穩定的界面上進行操作。這意味著傳遞面積已知并且所有裝置都有相同的 ? 效率。將界面面積的穩定性與操作條件或液體性質的調整相結合,可獲得比傳 統操作單元更高的效率。而且,由于裝填密度更高,只需較小體積就可提供較 大的界面面積,因此減小了設備尺寸和重量。單位體積膜接觸器的界面面積一 ? 般在1500~3000m2 ? - m7之間,而傳統接觸器的這個比值在100?800m2/m3 范圍內⑶]。需要指出的是,膜接觸器比傳統裝置效率更高的主要原因就是其 具有更大的界面面積。實際上,膜接觸器所能達到的傳質系數通常等于或略小 ? 于傳統體系的傳質系數。Ding等人⑶]將膜接觸器所能達到的畑(a代表界面 面積)與高效旋轉塔以及傳統萃取器的局進行了比較,得出膜接觸器的加值 為0. 053s-1 ? ,而旋轉塔和傳統萃取器的加值分別是0. 0007s-1和 0. 00005s-'o膜接觸器的另一個優點是兩相之間不發生分散,因此無需在下 ? 游過程分離兩相,無需要求兩相流體的密度不同。此外,由于兩相被膜隔開, 可以避免液泛、夾帶、泡沫現象的發生,因此可以更靈活地改變操作流速,使 流速可以在較大范圍內任意改變。在氣-液傳遞中,進入液相主體的氣泡大小 ? 取決于微孔尺寸。通過在相鄰孔間確保有一個最小間距,可避免發生氣泡聚 結。這就意味著進入液體的氣泡很小,因此可獲得更好的分散程度。這個原理 也可用于微乳液的制備。在膜蒸謂過程中,可以在比傳統蒸懈低得多的溫度下 ? (料液溫度一般為359且透過側溫度為15?259)獲得超純水和晶體產品的高 ? 回收率。而且,可以處理用蒸憎塔難以分離的共沸混合物。對于含有高溫變性 或熱敏性的化合物(醫藥化合物、維生素、芳香類物質)的溶液,可以利用滲 透蒸懈進行處理。利用膜接觸器實現反應過程,可以減小反應物向催化部位的 ? 傳質阻力(相和催化部位直接接觸且反應物不必像常見的多相反應體系那樣必 須擴散通過另一相才能到達催化劑)。這個體系也可用于產物的即時分離,以 此可增大可逆反應的轉化率并且可以避免目標產物進一步發生反應。和其它所 ? 有的膜操作一樣,膜接觸器操作靈活,易于放大和控制,可模塊化設計,不必 有任何活動部件,其突出特點在于壓降一般較小。
然而,這些體系也顯示出一些不足!首先,膜的存在使傳質過程額外增加了一 個阻力。不過,利用適當的操作可大大降低該阻力。這點將在下一章更詳細地闡 ? 述。與膜有關的其它缺點是其壽命有限以及隨時會被污染,這意味著常常需要對料 液進行預處理。所允許的操作壓力是有限的,取決于穿透壓力值的大小,這是這些 體系的另一個缺點。
特別是對于支撐液膜,溶劑的穩定性和載體的壽命及選擇性是需要解決的 難題。
最后,正如下一章將要闡述的,操作過程中有時不能完全避免溝流和繞流,其 結果是降低了傳質效率。
在表1.4中,對于每一種膜接觸器都介紹了與其對應的常規單元操作。表1.5 總結了膜接觸器的主要優缺點。
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