其它传质分离方法.doc

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1、原理，实施方法，工业应用12其它传质分离方法12.1结晶12.1.1概述一、结晶结晶：由蒸汽、溶液或熔融物中析出固态晶体的操作。溶液结晶：采用降温或浓缩的方法使溶液达到过饱和状态，析出溶质，以大规模制取固体产品。过饱和度的产生过程的推动力蒸发(c-c*)--过饱和度冷却（t*-t）--过冷度反应二、特点1能从杂质含量较多的混和液中分离出高纯度的晶体；2高熔点混合物、相对挥发度小的物系、共沸物、热敏性物质等物质的分离；③结晶热一般为汽化热的1/3~1/7，过程的能耗较低。三、产品的质量要求纯度（一般99%）粒度：大小，分布晶形：针形，片状，棒状12.1

2、.2溶解度与溶液的过饱和溶解度曲线：表示溶质在溶剂中的溶解度随温度而变化的关系。曲线a是溶解度曲线曲线b是超溶解度曲线超溶解度曲线：表示溶液产生晶核的极限浓度。形成过饱和度状态的基本方法：①降低溶液温度—冷却结晶eg线②蒸发除去溶剂—蒸发结晶ef线陡峭的曲线—选用冷却结晶有利；平坦的曲线—选用蒸发结晶有利。12.1.3结晶机理与动力学结晶速率：包括成核速率和结晶成长速率。影响结晶速率的因素：1过饱和度的影响，②黏度的影响③密度的影响，④位置的影响⑤搅拌的影响12.1.4物料衡算和热量衡算一、物料衡算Fw1mw2(FWm)w3w2:晶体中溶质质

3、量分数，若晶体为非水合物，w2=1;若为水合物时，w2=溶质分子量/晶体分子量。如：Na2CO3相对分子质量106，Na2CO3·10H2O为286，w2=106/286=0.371二、热量衡算Fi1+Q=WI+mi2+(F-W-m)i3Wr=mr结晶+Fcp(t1-t3)+Q汽化潜热溶液结晶放热溶液降温放热外界加热12.1.5结晶设备结晶蒸发器12.2吸附12.2.1概述一、原理：利用固体颗粒选择性地吸附流体中的一个或几个组分，从而使流体混合物分离。物理吸附：由于固体颗粒表面力（范德华力）作用使吸附质分子单层或多层地覆盖于吸附剂表面。化学吸附：由于

4、吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合作用，使吸附质分子覆盖于吸附剂表面。二、分类(按解吸方法)：①变温吸附，蒸汽加热解吸②变压吸附，降压解吸③变浓度吸附，用惰性溶剂冲洗④置换吸附，用其它吸附质置换三、常用吸附剂①活性炭如：果核炭化,活性炭纤维,炭分子筛疏水性、亲有机物，如：脱水中的有机物。分子筛——晶格结构一定、有许多孔径大小均一微孔，起筛选分子作用，选择性强。②硅胶无定形水合二氧化硅，亲水性如：气体脱水③活性氧化铝极性吸附剂，用于液体脱水等④各种活性土(漂白土、铁矾土、酸性白土)价廉易得，一次性使用如：润滑油脱色、脱硫⑤合成沸石和天然沸石分子筛硅铝酸

5、金属盐,化学稳定性高，微孔尺寸大小均一，强极性吸附剂。如：废水脱除重金属离子及海水提钾。⑥吸附树脂高分子物质经反应引进官能团。有非极性、中极性、极性和强极性。如：维生素的分离、过氧化氢的精制。四、吸附剂的基本特性①吸附剂的比表面a(1)PBB例：活性炭微孔比表面占95%②吸附容量xm吸附表面每个空位都单层吸满吸附质分子时的吸附量:kg吸附质/kg吸附剂。与温度、吸附剂结构、性质有关。③吸附剂密度a.装填密度与空隙率BBb.颗粒密度(表观密度)：p(1)pBBc.真密度(扣除颗粒内孔腔体积)和内孔t隙率：p(1)

6、tpp五、工业吸附对吸附剂的要求1有较大的内表面②活性高③选择性高④具有一定的机械强度⑤具有良好的化学稳定性12.2.2吸附相平衡吸附等温线：在一定温度下，气体（液体）与固体吸附剂长时间接触，达平衡时吸附剂的吸附量x(kg/kg)与气相（液相）中的吸附质组分分压p（或浓度c）的关系曲线。低浓度时，x=Hc或x=H’p当浓度较高时，可用不同的模型来拟合x~p(c)的相平衡关系。单分子层吸附——朗格缪尔方程吸附表面遮盖率θ(=x/xm)吸附速率kap(1-θ)解吸速率kdθka＝pkpL1－kdxk得Lx1kpmL12.2.3传质及吸附速率

7、一、传质机理吸附传质分外扩散、内扩散及吸附三步。吸附过程为内扩散控制。二、吸附速率外扩散：NA=kf(c-ci)内扩散：NA=ks(xi-x)用总传质系数表示：NA=Kf(c-ce)=Ks(xe-x)对于内扩散控制的吸附过程，总传质系数Ks≈ks12.2.4固定床吸附过程分析（1）理想吸附过程简化假定：①单组分吸附，有利的吸附等温线。②床层吸附剂均匀，吸附剂初始浓度、温度均一。③流体定态加料，浓度、温度、流量不变。④吸附热可忽略，流体与吸附剂等温。（2）吸附相的负荷曲线（3）流体相的浓度波与透过曲线浓度波—c~z变化曲线浓度波速度uc透过曲线—c出~

8、τ变化曲线透过点:cB~0.05c1,透过时间τB饱和点:cS~0.95c1,饱和时间τS透过曲线~浓度波: