《现代化工分离过程》PPT课件

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1、现代化工分离过程教学目的本课程是学生利用已学物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等课程中有关相平衡热力学、动力学、分子及其聚状态的微观机理、传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。通过本课程的学习，要求学生掌握有关膜分离、溶剂萃取、离子交换及其它分离技术的基本概念、原理及过程。教学基本要求目录第1章绪论第2章固膜分离技术第3章液膜分离技术第4章泡沫分离技术第5章溶剂萃取分离技术第6章离子交换分技术第7章色谱分离技术第8章其他分离技术主要参考书第一章绪论“分离”对于不同工业

2、领域涉及到不同的过程和功能。在化学工业、石油炼制和材料加工工业等化工类型工业领域，分离过程可以定义为藉助于物理、化学或电学推动力实现从混合物中选择性地分离某些成分的过程。分离过程在化工类型工业领域中可谓无所不在。1.1传质分离过程的分类分离过程可分为机械分离和传质分离两大类:机械分离过程的分离对象是由两相以上所组成的混合物，其目的只是简单地将各相加以分离，例如，过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等。传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。传质分离过程分类工业上常用的传质分离过程

3、按物理化学原理可分为平衡分离过程和速率分离过程。一、平衡分离过程定义：借助分离媒介(如热能、溶剂或吸附剂)，使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。分离媒介：能量媒介(ESA)或物质媒介(MSA)，有时两种同时应用。ESA是指传入或传出系统的热，还有输入或输出的功。MSA可以只与混合物中的一个或几个组分部分互溶，常是某一相中浓度最高的组分。举例：闪蒸和部分冷凝、普通精馏、萃取精馏、共沸精馏、吸收、解吸(含带回流的解吸和再沸解吸)、结晶、凝聚、浸取、吸附

4、、离子交换、泡沫分离、区域熔炼等。二、速率分离过程定义：在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。举例：微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析、电渗析、渗透汽化、蒸汽渗透、渗透蒸馏等。第2章固膜分离技术2.1概述膜分离概念用半透膜作为选择障碍层，利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，允许某些组分透过而保留混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。用天然或合成的、具有选择透过性的薄膜，以化学位差或电位差为推动力，

5、对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的过程。”通常膜的原料侧称膜上游，透过侧称膜下游。分离溶质时一般叫渗析；分离溶剂时一般叫渗透。根据推动力的不同，膜分离有下列几种：•浓度差：扩散渗析（分离离子、小分子）•电位差：电渗析（分离离子）•压力差：反渗透(RO,reverseosmosis)纳滤(NF,nanofiltration)超滤(UF,ultrafiltration)微滤(MF,microfiltration)影响膜渗透能力的因素：渗透组分分子的大小、形状、化学性质膜的物理化学性质渗透组分与膜的相

6、互作用关系膜分离过程示意对膜材料的要求具有良好的成膜性能和物化稳定性，耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化等。1.2膜分离技术的主要优点及适用范围膜分离的特点①操作在常温下进行；②是物理过程，不需加入化学试剂；③不发生相变化（因而能耗较低）；④在很多情况下选择性较高；⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成；⑥设备易放大，可以分批或连续操作；⑦膜的性能可以灵活调节；⑧适用广泛；（有机物或无机物的分离、特殊溶液体系如共沸物的分离）。因而在生物产品的处理中占有重要地位膜分离过程共同的特点（1）多数膜分离过程无相变发生，能耗通常较低

7、；（2）一般无需从外界加入其他物质，从而节约资源和保护环境；（3）可以实现分离与浓缩、分离与反应同时进行，大大提高了过程效率；（4）通常在温和条件下进行，因而特别适用于热敏性物质的分离、分级浓缩与富集；（5）适用广泛；（有机物或无机物的分离、特殊溶液体系如共沸物的分离）（6）膜的性能可以灵活调节；（7）膜组件简单，可实现连续操作，易与其他分离过程或反应过程耦合，易自控和维修，易于放大。膜分离技术的重要性膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有使用简单、易于控制及高效、节能的特点选择适当的膜分离技术，可替代过

8、滤、沉淀、萃取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近30年膜分离技术，已广泛用于食品、医药、化工及水处理、湿法冶金等各个领域，如海水淡化、超纯水制备等。产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。特别适应下列混合物分离(1)分散得很细的固体，特别是与液体密度