渗透蒸发是近十多年膜分离技术研究最活跃的一个领域,从膜材料、膜过程机理到工程应用都得到迅速发展。渗透蒸发膜分离过程用于均相液体混合物的分离时,对采用传统手段难以处理的恒沸物、近沸点物和共沸物等体系具有特别的优势。对于许多挥发性有机化合物,温度处理过程易导致一些不可逆的化学反应或者是更轻有机组分的挥发,因此使最终得到的产品质量无法得到保证。与传统的分离过程相比较,渗透汽化有许多的优点,它即使在一个温和的过程条件下也有很高的分离效率。本研究中,采用实验室自制的新型硅橡胶复合膜来渗透汽化分离多元有机物-水混合溶液,对模型乙醇-水溶液和实际酿造白酒(多元有机物-水混合溶液)中风味物质的分离性能、过程操作参数对膜分离性能及膜持续运行的稳定性等进行了实验研究和分析。本论文分为以下三个部分:首先,综述了膜分离及渗透蒸发技术的现状、应用和前景;介绍了膜渗透蒸发技术的基本理论及特点。在综合分析国内外发展趋势的基础上,提出本论文的立论依据及研究方案。然后,具体针对渗透蒸发膜及渗透蒸发过程进行理论论述,主要介绍了膜的种类、制造及渗透蒸发膜器,接着,对影响膜分离性能的主要参数进行了逐一论述,并对渗透蒸发过程模型进行了探讨。最后,我们把新型硅橡胶膜运用于多元有机物-水混合溶液的渗透汽化分离进行了研究。首先用新型硅橡胶复合膜分别对52o成品酒及72o基酒中风味物质的进行了分离实验。实验结果发现,新型PDMS复合膜对白酒风味物质具有良好的选择分离性能:原酒中5种酯类(乳酸乙酯除外)和乙缩醛的分离脱除率在<WP=3>86%以上,对高级醇也有良好的分离表现,乙醛的脱除率也超过70%。膜在高浓度的乙醇中能保持良好稳定性,对52o成品酒的平均总渗透通量达到2070 g/(m2·h),平均分离因子(按乙醇-水计算,下同)为4.9; 对72o基酒的平均总渗透通量为2330g/(m2·h),平均分离因子为3.1。 且在高浓度乙醇中膜仍能保持较稳定渗透蒸发性能。渗透酒液感官评价大大好于原酒。接着我们在不同温度下对52o新型白酒进行了渗透蒸发分离实验,研究了温度对分离性能的影响。实验结果表明,5种酯类(乳酸乙酯除外)和乙缩醛的分离脱除率达100%,对高级醇也有良好的分离表现,乙醛的脱除率也超过87%。将分离后的酒液进行重组,得到较原酒品质更高的新酒。膜在高浓度乙醇中能保持良好的稳定性,30℃时,对新型白酒的平均总渗透通量达到2297g/(m2·h),平均分离因子(均按乙醇-水体系计算,下同)为5.22; 35℃时,对新型白酒的平均总渗透通量为2753g/(m2·h),平均分离因子为5.22;40℃时,对新型白酒的平均总渗透通量为3539g/(m2·h),平均分离因子为5.32。通过这些研究,有可能发展一些新的渗透蒸发分离应用技术,如新型白酒勾兑,发酵产物分离回收,白兰地酒生产,天然芳香物质分离,等等。同时也为硅橡胶膜生物反应器发酵生产技术的下一步研究工作提供了一些初步的实验依据和经验。