Abstract
本論文主要目的為利用超臨界二氧化碳配合薄膜法以降低6%乙醇水溶液中之乙醇含量。實驗結果顯示, 以二氧化碳配合薄膜分離乙醇水溶液時, 若操作溫度及壓力遠離二氧化碳的臨界點時, 加入二氧化碳配合薄膜的程序對乙醇之分離效果相當於以超臨界二氧化碳萃取之后再以純薄膜分離的串聯結果。但若操作溫度及壓力在二氧化碳的臨界點附近, 且二氧化碳流量大於水溶液流量時本程序之分離效果優於薄膜分離程序和超臨界二氧化碳萃取程序之串聯結果, 例如操作溫度及壓力分別為31.5℃及1100psia以及二氧化碳流量對乙醇水溶液流量比為10時, 本程序之乙醇排除率可為純薄膜分離程序之乙醇排除率的1.6 倍, 及以超臨界二氧化碳萃取時的1.7 倍。若所處理的乙醇水溶液濃度較低時, 此效果更為明顯。其增進乙醇排除率的原因可能是操作在臨界點附近時, 二氧化碳分子會包圍乙醇分子而形成分子集團(Cluster) 使之較不易透過薄膜, 因此對乙醇水溶液排除率增進效果優於超臨界二氧化碳萃取法與薄膜分離程序效果之總和。故凡能以薄膜分離法處理, 而又可被超臨界流體萃取的特質均可考慮以此方法來增進其分離效果。就提出的分離程序可使用兩種模式來模擬: 一為以超臨界流體萃取後再行薄膜分離的兩段程序模式; 另一個為修正極化模式, 其為同時考慮相變化及極化層現象的薄膜程序之吸附擴散(Sorption-Diffusion)模式。模擬程序所需要的氣- 液相平衡值可以P-eng-Robinson狀態方程式及修正後之不對稱Mixing Rule 計算得到。以此兩模式模擬實驗結果時得知若操作條件遠離二氧化碳的臨界點時, 兩段程序模式模擬所得的乙醇排除率與實驗結果的平均誤差為2.1%, 修正極化模式則為2.4%。若模擬在二氧化碳臨界點附近時, 如31.5℃及1100psia, 兩段模式的平均誤差為24.5%,修正極化模式則為11.1%,顯然不論用兩段式模式或修正極化模式都無法適切地模擬出操作溫度及壓力接近二氧化碳臨界點附近的結果。