Właściwości perwaporacyjnych hydrofilowych membran ceramicznych

• Autorzy: Koszorz Z. , Ziobrowski Z. , Krupiczka R.

Warianty tytułu

EN

Performance of hydrophilic ceramic membranes for pervaporation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań hydrofilowych perwaporacyjnych membran ceramicznych (PERVATECH BV) stosowanych do usuwania wody z mieszaniny izopropanolwoda. Membrana taka składa się z selektywnej warstwy krzemionkowej osadzonej na nanofiltracyjnej warstwie korundowej (tzw. [gamma]-alumina), umieszczonej na kolejnych warstwach nośnych o malejącej wielkości porów. Wyznaczono zależność selektywności membrany oraz wartości strumienia permeatu od stężenia wody w nadawie oraz od temperatury. Badane membrany ceramiczne odznaczały się bardzo dużą wydajnością oraz selektywnością. Odwadnianie izopropanolu o stężeniu 94% wag. w temperaturze 100 [stopni] C daje strumień wody J[w] = 9,3 kg/(m^2xh) z selektywnością ok. 500. Sporządzono wykresy zależności strumieni permeatu od prężności par nad cieczą (nadawą) i wyznaczono współczynniki permeacji, które są niezależne od temperatury i wynoszą: dla wody P[w]= 1,687x10^-4 kg/(Pa x m^4 x h), dla izopropanolu P[i] = 3,441 x 10^-7 kg/(Pa x m^4 x h). Otrzymane wyniki porównano z danymi literaturowymi dla membran podobnych oraz innego rodzaju.

EN

The results of isopropanol dehydration on hydrophilic pervaporation ceramic membranes (PERVATECH BV) are presented. Ceramic membranes consist of several layers: silica dense layer deposited on four [gamma]-alumina layers with consecutively diminishing pore size. Membrane selectivity and permeate flux were determined as a function of feed concentration and temperature. Ceramic membranes under investigation showed very high efficiency and selectivity. Dewatering of isopropanolwater mixture (94 wt. % of isopropanol) at a temperature of 100 [degrees] C gave water flux J[w] = 9.3 kg/(m^2 x h) and the selectivity level of 500. Water fluxes measured during the experiments were plotted as a function of water vapour pressure over the feed and a linear correlation was obtained. Based on this correlation permeation coefficients independent of temperature were estimated for water (P[w] = 1.687 x 10^4 kg/(Pa x m^4 x h)) and isopropanol (P[i]=3.441 x 10^-7 kg/(Pa x m^4 x h)). Our results were compared with literature data obtained for various hydrophilic ceramic and polymeric membranes.

Słowa kluczowe

PL

membrany ceramiczne; modelowanie matematyczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 25, z. 2
• Strony: 309--319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.,

Twórcy

autor

Koszorz Z.

• Instytut Inżynierii Chemicznej PAN, Gliwice

autor

Ziobrowski Z.

autor

Krupiczka R.

Bibliografia

• [1] Huang R. Y. M. , Pervaporation Membrane Separation Processes, ELSEVIER, 1991.
• [2] sander U., soukup P., Design and operation of a pervaporation plant for ethanol dehydration, J. MEMBR. SCI.,1988, 36, 463.
• [3] Vane L.M., alvarez F.R., Full-scale vibrating pervaporation membrane unit: VOC removal from water and surfactant solutions, J. MEMBR. SCI., 2002, 202,177.
• [4] Wegner K., Dong J., LLN Y.S., Poly crystalline MFI Zeolite membranes: xylene pervaporation and its implication on membrane microstructure, J. MEMBR. SCI., 1999, 158, 17.
• [5] David M.-O., Gref R., Nguyen T.Q., Neel J., Pervaporation-esteriflcation coupling: Part I. Basic kinetic model, TRANS. INST. CHEM. ENG., 1991, 69 A, 335.
• [6] David M.-O., Gref R., Nguyen T.Q., Neel J., Pervaporatipn-esterification coupling: Part II. Modelling of the influence of different operating parameters, TRANS. INST. CHEM. ENG., 1991, 69 A, 341.
• [7] Okamoto K., Yamamoto M., Otoshi Y., Semoto T., Yano M., Tanaka K., Kita H.: Pervaporation-aided esteriftcation of oleic acid, J.CHEM.ENG. JAPAN, 1993, 26, NO. 5, 475.
• [8] Keurentjes J.F.T., Janssen G.H.R., Gorissen J.J., The esteriftcation of tartaric acid with ethanol: kinetics and shifting the equilibrium by means of pervaporation, CHEM. ENG. SCI., 1994, 49, 4681.
• [9] koszorz Z., Okreslenie wplywu parametrow procesu perwaporacji na wydajnosc odwracalnych reakcji estryfikacji, PRACA DOKTORSKA, HCH PAN GLIWICE, 1998.
• [10] Belafi-Bako K., Dormo N., Rodrigues C, Schafer T., Crespo J.G., Gubicza L., Enzymatic esteriftcation coupled with pervaporation for natural flavour ester production, PROC. ENGINEERING WITH MEMBRANES, GRANADA, SPAIN, 2001, VOL. I., 287.
• [11] Hsieh H.P., Bhave R.R., Fleming H.L., Microporous alumina membranes, J. MEMBR. SCI., 1988, 39,221.
• [12] RuthvenD.M., Principles of Absorption and Adsorption Processes, WILEY, 1984.
• [13] Hirata M., Ohe S., Nagahama K., Vapor-Liquid Equilibria, KONDANSHA LTD. AND ELSEVIER SCI. PUB. CO., 1975.
• [14] Fredenslund A., Gmehling J., Rasmussen R., Vapor-Liquid Equilibria using UNIFAC, ELSEVIER SCI., 1977.
• [15] Wolf H.E., Schlunder E.-U., Adsorption equilibrium of solvent mixtures on silica gel and silica gel coated ceramics, CHEM. ENG. PROCESS., 1999, 38, 211.
• [16] Nam S.Y., Chun H.J., Lee Y.M., Pervaporation separation of water-isopropanol mixture using carboxymethylatedpolyvinyl alcohol) composite membranes, J. APPL. POLYM. SCI., 1999, 72, 241.
• [17] ghazali M., Nawawi M., Huang R.Y.M., Pervaporation dehydration of isopropanol with chitosan membranes, J.MEMBR. SCI., 1997, 124, 53.
• [18] Huang R.Y.M., Pal R., Moon G.Y., Crosslinked chitosan composite membrane for the pervaporation dehydration of alcohol mixtures and enhancement of structural stability of chitosan/polysulfone composite membranes, J. MEMBR. SCI., 1999, 160, 17.
• [19] Huang R.Y.M., Pal R., Moon G.Y., Characteristics of sodium alginate membranes for the pervaporation dehydration of ethanol-water and isopropanol-water mixtures, J. MEMBR. SCI.,1999, 160, 101.
• [20] Krupiczka R., Ziobrowski Z., Koszorz Z., Wplyw oporow dyfuzyjnych w fazie cieklej na process perwaporacji na membranie hydrofdowej, INZ. CHEM. PROC, 2000, 21,415.
• [21] Gemert R.W., cuperus F.P., Newly developed ceramic membranes for dehydration and separation of organic mixtures by pervaporation, J. MEMBR. SCI., 1995, 105,287.
• [22] Verkerk A.W., Male P., Vorstmann M.A.G., Keurentjes J.T.K., Properties of high flux ceramic pervaporation membranes for dehydration of alcohol/water mixtures, SEP. PURIF. TECH., 2001, 22-23, 689.

Uwagi

PL