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滲透汽化膜分離技術對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除、廢水中少量有機污染物的分離及水溶液中高價值有機組分的回收具有明顯的技術上和經濟上的優勢；近十年來，滲透汽化過程的應用領域還推廣到有機混合物及同分異構體的分離；它還可以同生物及化學反應耦合，將反應生成物不斷脫除，從而使反應轉化率明顯提高。雙膜法生產無水乙醇的新工藝，即將生物發酵與滲透汽化、蒸汽滲透技術進行耦合制備燃料乙醇的新工藝。滲透汽化膜分離技術的核心在于膜，對于特定的待分離體系，膜材料的結構和物理化學性質對滲透汽化分離性能及性能的穩定性起著決定性作用。

滲透汽化膜分離技術機理主要是溶解擴散過程，其是利用致密聚合物膜分離液體混合物的組分并溶解擴散性質的膜技術。

實際上，滲透汽化膜分離技術傳質過程分為三個部分：（1）小分子在側膜表面滲透溶解；（2）在梯度作用下通過膜擴散；（3）滲透側膜表面的蒸發。

在典型的操作環境中，第3步（汽化過程）非常快并且對整個傳質過程幾乎沒有影響，而第3步（溶解過程）和第2步（擴散過程）不僅取決于聚合物薄膜。性質和狀態也與滲透分子的性質，滲透分子之間以及滲透分子和聚合物材料之間的相互作用密切相關。因此，滲透汽化膜蒸發過程實際上是溶解 - 擴散過程的研究。

將待分離的有機混合物加熱至一定溫度后，在常壓下將其與滲透蒸發膜一側的膜接觸，并將膜的另一側（下游側）抽空或載氣被吹掃以保持低壓。因此，滲透組分在膜的兩側上的蒸氣分壓差（或化學梯度）下溶解并擴散通過膜，并在膜的滲透物側表面上蒸發，并且蒸汽直接排出或冷卻。冷凝器然后轉化為液態，不通過膜的滲余物直接流出膜分離器，從而達到濃縮分離的目的。