現(xiàn)代化工分離過(guò)程ppt課件(已修改)
2025-05-16 05:51 本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)代化工分離過(guò)程 教學(xué)目的 ? 本課程是學(xué)生利用已學(xué)物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、傳遞過(guò)程原理等課程中有關(guān)相平衡熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、分子及其聚狀態(tài)的微觀機(jī)理、傳熱、傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞理論來(lái)研究化工生產(chǎn)實(shí)際中復(fù)雜物系的分離和提純技術(shù)。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握有關(guān)膜分離、溶劑萃取、離子交換及其它分離技術(shù)的基本概念、原理及過(guò)程。 教學(xué)基本要求 目錄 ? 第 1章 緒 論 ? 第 2章 固膜分離技術(shù) ? 第 3章液膜分離技術(shù) ? 第 4章泡沫分離技術(shù) ? 第 5章溶劑萃取分離技術(shù) ? 第 6章 離子交換分技術(shù) ? 第 7章 色譜分離技術(shù) ? 第 8章 其他分離技術(shù) 主要參考書(shū) 第一章 緒論 ? “分離”對(duì)于不同工業(yè)領(lǐng)域涉及到不同的過(guò)程和功能。在化學(xué)工業(yè)、石油煉制和材料加工工業(yè)等化工類型工業(yè)領(lǐng)域，分離過(guò)程可以定義為藉助于物理、化學(xué)或電學(xué)推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)從混合物中選擇性地分離某些成分的過(guò)程。分離過(guò)程在化工類型工業(yè)領(lǐng)域中可謂無(wú)所不在。 傳質(zhì)分離過(guò)程的分類 ? 分離過(guò)程可分為機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類 : ? 機(jī)械分離過(guò)程的分離對(duì)象是由兩相以上所組成的混合物，其目的只是簡(jiǎn)單地將各相加以分離，例如，過(guò)濾、沉降、離心分離、旋風(fēng)分離和靜電除塵等。 ? 傳質(zhì)分離過(guò)程用于各種均相混合物的分離，其特點(diǎn)是有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象發(fā)生。 傳質(zhì)分離過(guò)程分類 ? 工業(yè)上常用的傳質(zhì)分離過(guò)程按物理化學(xué)原理可分為平衡分離過(guò)程和速率分離過(guò)程。 ? 一、平衡分離過(guò)程 ? 定義： 借助分離媒介 (如熱能、溶劑或吸附劑 )，使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分離。 ? 分離媒介： 能量媒介 (ESA)或物質(zhì)媒介 (MSA)，有時(shí)兩種同時(shí)應(yīng)用。 ESA 是指?jìng)魅牖騻鞒鱿到y(tǒng)的熱，還有輸入或輸出的功。 MSA 可以只與混合物中的一個(gè)或幾個(gè)組分部分互溶，常是某一相中濃度最高的組分。 ? 舉例： 閃蒸和部分冷凝、普通精餾、萃取精餾、共沸精餾、吸收、解吸 (含帶回流的解吸和再沸解吸 )、結(jié)晶、凝聚、浸取、吸附、離子交換、泡沫分離、區(qū)域熔煉等。 ? 二、速率分離過(guò)程 ? 定義： 在某種推動(dòng)力 (濃度差、壓力差、溫度差、電位差等 )的作用下，有時(shí)在選擇性透過(guò)膜的配合下，利用各組分?jǐn)U散速度的差異實(shí)現(xiàn)組分的分離。 ? 舉例： 微濾、超濾、納濾、反滲透、滲析、電滲析、滲透汽化、蒸汽滲透、滲透蒸餾等。 第 2章 固膜分離技術(shù) 膜分離概念 ? 用半透膜作為選擇障礙層， 利用膜的選擇性（孔徑大小），以膜的兩側(cè)存在的能量差作為推動(dòng)力， 允許某些組分透過(guò)而保留混合物中其它組分，從而達(dá)到分離目的的技術(shù)。 用天然或合成的、具有選擇透過(guò)性的 薄膜 ，以化學(xué)位差或電位差為 推動(dòng)力 ，對(duì)雙組分或多組分體系進(jìn)行分離、分級(jí)、提純或富集的過(guò)程?！? ? 通常膜的原料側(cè)稱 膜上游 ，透過(guò)側(cè)稱 膜下游 。 ? 分離溶質(zhì)時(shí)一般叫滲析；分離溶劑時(shí)一般叫滲透。 ? 根據(jù)推動(dòng)力的不同，膜分離有下列幾種： – ?濃度差：擴(kuò)散滲析（分離離子、小分子） – ?電位差：電滲析（分離離子） – ?壓力差：反滲透 (RO, reverse osmosis) ? 納濾 (NF,nanofiltration) ? 超濾 (UF,ultrafiltration) ? 微濾 (MF,microfiltration) 影響膜滲透能力的因素： ? 滲透組分分子的大小、形狀、化學(xué)性質(zhì) ? 膜的物理化學(xué)性質(zhì) ? 滲透組分與膜的相互作用關(guān)系 膜分離過(guò)程示意 對(duì)膜材料的要求 ? 具有良好的成膜性能和物化穩(wěn)定性 ， 耐酸 、堿 、 微生物侵蝕和耐氧化等 。 膜分離的特點(diǎn) ? ① 操作在常溫下進(jìn)行； ? ② 是物理過(guò)程 ， 不需加入化學(xué)試劑； ? ③ 不發(fā)生相變化 （ 因而能耗較低 ） ； ? ④ 在很多情況下選擇性較高； ? ⑤ 濃縮和純化可在一個(gè)步驟內(nèi)完成； ? ⑥ 設(shè)備易放大 ， 可以分批或連續(xù)操作； ? ⑦ 膜的性能可以靈活調(diào)節(jié)； ? ⑧ 適用廣泛； （ 有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的分離 、 特殊溶液體系如共沸物的分離 ） 。 ? 因而在生物產(chǎn)品的處理中占有重要地位 膜分離過(guò)程 共同的特點(diǎn) （ 1） 多數(shù)膜分離過(guò)程 無(wú)相變 發(fā)生 ， 能耗 通常較 低 ； （ 2） 一般 無(wú) 需從外界加入 其他物質(zhì) ， 從而節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境； （ 3） 可以實(shí)現(xiàn)分離與濃縮 、 分離與反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行 ， 大大 提高了過(guò)程效率 ； （ 4） 通常在 溫和條件 下進(jìn)行 ， 因而特別適用于熱敏性物質(zhì)的分離 、 分級(jí)濃縮與富集； （ 5） 適用廣泛 ； （ 有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的分離 、 特殊溶液體系如共沸物的分離 ） （ 6） 膜的 性能 可以 靈活 調(diào)節(jié)； （ 7） 膜組件簡(jiǎn)單 ， 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作 ， 易與其他分離過(guò)程或反應(yīng)過(guò)程耦合 ，易自控和維修 ， 易于放大 。 膜分離技術(shù)的重要性 ?膜分離技術(shù)兼具分離、濃縮和純化的功能，又有使用簡(jiǎn)單、易于控制及高效、節(jié)能的特點(diǎn) ?選擇適當(dāng)?shù)哪し蛛x技術(shù)，可替代過(guò)濾、沉淀、萃取、吸附等多種傳統(tǒng)的分離與過(guò)濾方法。 ?膜分離技術(shù)得到各國(guó)重視：國(guó)際學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為“ 誰(shuí)掌握了膜技術(shù)，誰(shuí)就掌握了化工的未來(lái) ” 。 ?膜分離技術(shù)在短短的時(shí)間迅速發(fā)展起來(lái)，近 30年膜分離技術(shù)，已廣泛
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