膜科学技術ジャーナル

概要

ABE水二成分系のPDMS膜浸透蒸発に対する非平衡溶解拡散モデル

Xia Yang、Zhen Wu、Fang Manquan、Li Jiding

平衡溶解拡散、細孔流、仮想相変化のこれまでのモデルでは、浸透蒸発の物質移動プロセスを正確に記述することができませんでした。膜表面の溶解プロセスが平衡に達しないという事実は、文献ではほとんど強調されていません。本研究の目的は、膜浸透蒸発プロセスのための非平衡溶解拡散モデル（非平衡モデル）を開発することです。この研究では、供給液と膜の界面での非平衡溶解の仮説に基づいて、溶解と脱着のステップを表面上の疑似表面反応プロセスとして扱いました。半実験モデルは、浸透側の濃度分極と吸着を無視し、定常状態の物質移動に基づいて設定されました。膜の厚さが異なるフラックスの線形フィッティングを通じて、モデルの拡散係数と吸着速度定数は、UNIFAC-ZMモデルによって推定された平衡分配係数で達成されました。モデルの計算値は、ポリジメチルシロキサン膜によるアセトン、ブタノール、エタノールの真空浸透蒸発における実験的フラックスとよく一致しました。非平衡モデルとそのパラメータは、分離性能の予測と操作条件の選択にさらに適用されます。