Pervaporaatio

Pervaporaatio on erotusmenetelmä, jossa jotain komponenttia poistetaan nestemäisestä seoksesta puoliläpäisevän kalvon läpi höyrystämällä. Pervaporaatiota käytetään erityisesti atseotrooppisen seoksen muodostavien yhdisteiden erottamiseen toisistaan.

Periaate
Pervaporaatiossa erotusprosesiin syötetään nestemäistä seosta. Prosessissa käytetään puoliläpäisevää kalvoa, joka päästää komponentteja lävitseen eri nopeuksilla. Puoliläpäisevän kalvon toisella puolen on alhainen paine. Erottuva komponentti on yleensä helpoiten haihtuva ja kulkee nopeimmin kalvon lävitse niin kutsutulle permeaattipuolelle. Haihtumatonta nestettä kutsutaan retentaatiksi. Erotus pervaporaatiolla perustuu erottuvan komponentin höyrynpaineen ja kemiallisen potentiaalin eroon retentaatti- ja permeaattipuolella. Vakuumin lisäksi permeaattipuolella voidaan käyttää kaasuvirtaa, joka kuljettaa kalvon läpäisevän kaasun pois kalvon läheisyydestä. Permeaatti usein viilennetään ja nesteytetään.

Pervaporaatiossa kalvo voi olla materiaaliltaan joko epäorgaaninen, orgaaninen tai näiden hybridi. Tyypillisiä epäorgaanisia kalvomateriaaleja ovat piidioksidi, piidioksidin ja zirkoniumdioksidin seos sekä zeoliittikalvo. Orgaanisia kalvoja ovat polydimetyylisiloksaanikalvot, PVC-kalvot, polyakrylaatti- ja polyvinyylialkoholikalvot sekä selluloosasta tai kitosaanista valmistetut kalvot. Tämän lisäksi on olemassa hybridikalvoja, joissa orgaanisessa kalvomateriaalissa on epäorgaanisia nanopartikkeleita.

Pervaporaation sovellutuksia
Pervaporaatiota käytetään muun muassa veden poistamiseen orgaanisista yhdisteistä, orgaanisten yhdisteiden poistamiseen vedestä ja orgaanisten seosten erottamiseen toisistaan. Menetelmä on käytetty erityisesti atseotrooppisten seosten erottamiseen, esimerkiksi veden poistamiseen etanolista tai isopropanolista. Vedenpuhdistuksessa pervaporaatiolla poistetaan helposti haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Orgaanisten yhdisteiden erottamisesta esimerkkejä ovat metanolin erottaminen metyyli-tert-butyylieetteristä ja sykloheksaanin erottaminen bentseenistä. Pervaporaation etuja ovat muun muassa alhaiset käyttökustannukset, kyky atseotrooppisten seosten erottamiseen, helppo käytettävyys ja kokoluokan skaalaus.

Lähteet

Erotusmenetelmät