一、共沸系統的挑戰（IPA–水）
IPA 在 87.4 wt%（約 82.5°C） 與水形成最小共沸物。
傳統蒸餾很難突破此點，必須額外工藝才能達到 >99% IPA。
共沸意義： 不論怎麼蒸，塔頂組成都維持共沸比，無法再升濃。
二、傳統破除共沸的方式（缺點 + 限制）
1. 共沸蒸餾（Azeotropic Distillation）
使用溶劑，如：
- 苯
- 丙酮
- 異戊烷
- 氯仿
缺點
❌ 要額外購買與回收共沸劑（增加 OPEX）
❌ 系統更複雜（多塔系統）
❌ 有些共沸劑具毒性，半導體產線不允許
❌ 更多換熱負荷 → 蒸汽消耗更大
2. 萃取蒸餾（Extractive Distillation）
常用：
- 乙二醇
- DMSO
- Glycerol
萃取劑改變相對揮發度，使 IPA 與水分離。
缺點
❌ 需加萃取劑 + 回收萃取劑系統
❌ 萃取劑黏度高 → 能耗更大
❌ 萃取劑殘留可能污染高純度 IPA
❌ 設備規模大、建置成本高
3. 分子篩脫水（Molecular Sieves; 3A）
利用吸附方式脫水，再加熱再生。
缺點
❌ 再生能耗高（≥200°C熱源）
❌ 吸附會退化 → 定期更換
❌ 高濃度 IPA 才能使用（>87%），低濃度無法直接處理
❌ 不適合含雜質、含油廢液
4. 多效蒸餾（Multi-effect Distillation）
利用多級蒸汽重複利用降低能耗。
缺點
❌ 未能真正突破共沸（仍需共沸/萃取劑）
❌ 投資大、占地大
❌ 高溫運作不適合溶劑系統
三、膜分離（滲透汽化 PV）處理 IPA 共沸的核心優勢
滲透汽化（PV）使用 選擇性高分子膜（water-selective）
👉 直接把水分子穿透膜表面蒸發走
👉 將 IPA 濃縮到 99.5–99.9%
👉 完全不受共沸限制
四、膜分離 vs 傳統共沸方法：工程級比較
🔍 核心競爭力：膜分離完全不需改變相對揮發度
→ 直接分離分子，不靠沸點差 → 因此不受共沸點限制。
⭐ 比較總表
| 項目 | 滲透汽化 PV（膜分離） | 傳統破共沸：萃取蒸餾 | 共沸蒸餾 | 分子篩脫水 |
|---|---|---|---|---|
| 是否受共沸限制 | ❌ 不受影響（直接突破） | ✔ 受限制需加入萃取劑 | ✔ 受限制需加入溶劑 | ✔ 需高濃度進料 |
| 能耗 | 低（120–200 kWh/ton） | 高 | 高 | 中高 |
| 溫度 | 60–90°C（中溫） | 高溫（>100°C） | 高溫 | 高溫（再生需 >200°C） |
| 是否需要添加溶劑 | ❌ 不需要 | ✔ 需要 | ✔ 需要 | ❌ 不需要 |
| 溶劑回收系統 | 無 | 需要 | 需要 | 無 |
| 系統複雜度 | 低 | 高 | 高 | 中 |
| 投資成本 CAPEX | 中 | 高 | 高 | 中 |
| 維運成本 OPEX | 最低 | 高 | 高 | 中 |
| 最終純度 | 99.5–99.9% | 99.0–99.8% | 99.0% | 99.5%（高濃度進料） |
| 適用濃度起點 | 10–87% IPA | >87% | >87% | >87% |
| 是否適合廢液回收 | ✔ 非常適合 | ❌ 不適合 | ❌ 不適合 | ❌ 不適合 |
| 占地 | 小 | 大 | 大 | 中 |
| 安全性 | 高（無溶劑） | 低（萃取劑毒性） | 低（溶劑易燃） | 中 |
🔥 膜分離處理共沸系統的 7 大工程級優勢
1️⃣ 不需突破相對揮發度 → 直接突破共沸
傳統蒸餾必須 改變揮發度 才能突破共沸
🔥 膜分離不依賴揮發度，直接分子選擇性滲透
→ 完全不受限。
2️⃣ 無需添加任何溶劑（無共沸劑、萃取劑）
→ OPEX 大幅下降
→ IPA 成品質更乾淨
→ 不會污染半導體級產品
→ 無額外 VOC 排放
3️⃣ 低能耗（蒸餾的 20–35%）
蒸餾：需要氣化所有 IPA + 水
膜分離：只需蒸發 穿過膜的水
→ 能耗降低 60–80%
4️⃣ 適用更寬的濃度範圍（60–87%）
傳統方法必須從 >87% 開始
膜 PV 則可從 60–87% IPA 都可以操作，非常適合廢溶劑回收。
5️⃣ 系統更簡單、占地小、投資低
蒸餾要多塔系統：
- 主塔
- 萃取塔
- 溶劑回收塔
膜分離僅需：
- 預熱器
- PV 模組
- 真空泵
👉 投資常為蒸餾的 45–60%
6️⃣ 安全性高
傳統共沸劑（苯/異戊烷）易燃、毒性
萃取劑（EG/DMSO）高黏度，不易操作
膜分離 → 完全無溶劑
7️⃣ 高純度且穩定（99.5–99.9%）
PV 可提供長期穩定高純度 IPA
常用於：
- 半導體
- 面板廠
- 精密清洗
傳統破共沸 vs 膜分離（PV）
| 膜分離（PV） | 傳統方式 | |
| 破共沸手段 | 不需要 | 加溶劑/萃取劑 |
| 原理 | 分子選擇性滲透 | 改變相對揮發度 |
| 能耗 | 低 | 高 |
| 設備 | 模組化、占地小 | 多塔、複雜 |
| 安全 | 高安全、無溶劑 | 溶劑風險 |
| 突破共沸 | 直接突破 | 有條件突破 |