pervaporaatio

Pervaporaatio on kalvopohjainen erotusprosessi, jossa nesteinen seos (tyypillisesti komponenttisesta seoksesta) saadaan jakautumaan kahdeksi eri faasiksi perkoluessa tiheän kalvon läpi. Kalvon molemmin puolin vallitsee kemiallinen potentiaaliero, joka saa valitut komponentit haihtumaan kalvon läpäisyn aikana. Permeaatin haihtunut osa kerääntyy alipaineen tai virtauksessa olevan inertin kaasun avulla permeaattiluukusta, jolloin haihdittu komponentti siirtyy nesteestä kaasuksi.

Kalvot voivat olla erilaisia kalvopohjia: tiheät polymeriset kalvot, kiviaineiset tai epäorgaaniset kalvot sekä helpotetun kulkuun perustuvat kalvot. Pervaporaatiossa tavallisesti käytetään hydrophilisia polymeerejä veden erottamiseen orgaanisista liuottimista (esimerkiksi polyvinyylialkoholia, PVA) sekä hydrofobisia kalvoja orgaanisten komponenttien erottamiseen. Erotuskyky ja läpäisevyys määräytyvät sekä kalvon sorptio- että diffuusiokäyttäytymisen mukaan.

Sovellukset kattavat erityisesti veden poiston orgaanisista liuottimista, kuten etanolista tai isopropanolista, sekä vedenpoiston kosteissa liuoksista azeotroopin vuoksi. Pervaporaatiota käytetään myös bioetanolin tuotannon kuivaukseen sekä erottamaan kosteita liuoksia teollisissa prosesseissa.

Toiminta ja suorituskyky riippuvat lämpötilasta, feedin koostumuksesta ja alipaineesta tai sweep-gasista permeaatilla. Tuloksena on usein hyvä veden läpäisy ja korkea valikoivuus, mutta kalvon ja järjestelmän kestävyyden sekä kustannusten hallinta ovat haasteita. Tehtaan modulointi tapahtuu yleensä kalvo-/hattupäiden muodossa, kuten fuusiona (hollow-fiber) tai litteäkalvomuodoissa. Pervaporaatio on energiatehokas vaihtoehto azeotrooppisten seosten erottamisessa, kun perinteinen talteenotto on vaikeaa.