文 献 综 述

（1）引言

在我国，每年生产和使用的有机溶剂总量达到亿吨。有机溶剂脱水广泛存在于石油化工、食品、轻工、医药等行业中，精馏是目前工业上用于有机溶剂脱水最为普遍的分离方法，主要依靠组分间相对挥发度的差异，实现各组分间的分离。但是许多有机溶剂与水易形成共沸体系，需采用特殊精馏或吸附等分离方法。但这些方法不仅分离效益低、能耗高、而且设备占地面积大，工艺流程复杂，同时需加入第三组分作为共沸剂、萃取剂或吸附剂，会对产品及环境造成污染。因此开发新型高效的溶剂脱水技术成为实施我国节能减排政策的重要举措。

渗透汽化是一种新型高效的膜分离技术，主要依赖各组分在膜内的溶解（吸附）-扩散速率的差异达到分离的目的。该技术不受热力学平衡的限制，具有单级效率高、占地空间小、设备投资成本低等优点，近年来得到飞速的发展^[1,2]。目前已经开发出的渗透汽化膜材料主要有有机膜、无机膜以及有机无机杂化膜。由于有机膜存在易溶胀、易塑化、热化学稳定性差等缺点，且难以同时获得高的渗透通量和高的选择性，使其应用领域额和应用规模受到了限制。无机膜由于具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械强度，在渗透汽化领域展现出巨大的应用前景。

沸石分子筛是一类具有规整微孔道结构的硅铝酸盐晶体^[3]。该类膜材料孔径在1 nm以下，与分子尺寸接近，借助孔道的吸附选择性或分子筛分特性，能够在分子尺寸的级别上实现对物质的分离。虽然与有机透水膜相比，虽然NaA分子筛膜的投资成本相对较高，但其分离性能和使用寿命都占有明显的优势。目前，NaA分子筛膜已经成为有机溶剂脱水领域中最具应用价值的无机膜材料之一^[4,5]。

（2）渗透汽化膜分离技术

渗透汽化(Pervaporation，简称PV)，包括蒸汽渗透(Vapor Permeation，简称VP)是一种新型、高效的膜分离过程^[6]。渗透汽化膜将溶液分为了渗透侧与料液侧两个区间，料液侧一般为常压，渗透侧以抽真空方法维持在一个较低的组分分压，料液从膜层上游进入，流过膜面，在膜两侧组分分压差的推动下，渗透速率快的组分将大量透过膜层，并发生相变，汽化以蒸汽形式进入渗透侧，渗透过程中相变所需的相变热一般由原料液的显热提供，难渗透通过的组分（渗余组分）被膜层截留在料液侧并以渗余物的形式流出。整个分离过程和精馏相比，能够显著降低分离能耗，特别适用于恒沸、近沸体系的分离，被认为是21世纪化工领域最有前途的高新技术之一。

膜材料是整个渗透汽化过程的核心，决定整个渗透汽化过程的可行性与经济性。评价膜材料的性能主要用渗透通量和分离因子来描述。渗透通量（J）反映出膜的分离速率，分离因子（α）则表明出膜的分离精度，一般要求高性能的渗透汽化膜需同时满足高渗透通量和高分离选择性。

(3)分子筛膜的合成方法

采用二次生长法制备分子筛膜，二次生长法一般先在支撑体表面预涂一层分子筛晶粒作为晶种，再将支撑体置于合成液中进行水热晶化生长形成分子筛膜，因此也称为晶种法。这种方法将晶体的成核和生长分离开来，预先涂覆的晶种颗粒直接可以作为晶化中心诱导分子筛晶粒生长。该方法不仅可以有效地缩短合成时间，可以更好的控制晶体生长和膜层的微观结构，而且它对水热合成条件的敏感度低，具有较宽的操作空间，膜制备的重复性好，适宜于按比例放大成产。