传质分离过程
传质分离过程原理
传质分离过程原理传质分离是一种利用不同物质在物理性质或化学性质上的差异而对其进行分离的工艺。
它在化工、制药、食品等领域中得到广泛应用。
传质分离过程主要包括溶剂萃取、吸附、膜分离等方法，以下将详细介绍这几种方法的原理。
1.溶剂萃取。
溶剂萃取是一种通过溶剂对待分离物进行组分分布的过程。
它利用不同物质在溶剂中的溶解度差异，通过调整操作条件来实现物质的分离。
溶剂萃取的原理是将混合物溶解在适宜的溶剂中，然后加入萃取剂与混合物中的组分发生反应，形成混合物中不同组分的溶剂萃取化合物。
通过不同的操作条件，如温度、压力、pH值等来实现物质的分离。
溶剂萃取广泛应用于分离提纯金属离子、有机物等。
2.吸附。
吸附是一种利用吸附剂对待分离物进行吸附和解吸过程的分离方法。
其原理是根据不同物质在吸附剂表面的吸附性能差异，通过将混合物通过吸附剂来实现物质的分离。
吸附剂常用的有活性炭、分子筛等。
吸附分离的过程通常包括两个阶段，即吸附阶段和解吸阶段。
在吸附阶段，混合物通过吸附剂时，各个组分根据其在吸附剂表面的亲和力发生吸附，并在吸附剂上形成吸附相；在解吸阶段，通过改变操作条件，如温度、压力等，使被吸附的物质从吸附剂上解吸到溶液中，从而实现物质的分离。
3.膜分离技术。
膜分离是利用半透膜对混合物中组分进行分离的方法。
半透膜是一种具有选择性传递性能的材料，可以选择性地传递其中一种或几种组分，而阻止其他组分通过。
常用的膜分离技术包括渗透膜、离子交换膜和渗流膜等。
膜分离的原理主要包括渗透压差、电荷排斥和分子筛效应。
在渗透压差方面，通过通过半透膜形成的渗透压差来实现物质的传递与分离；在电荷排斥方面，通过半透膜上的电荷作用来实现电荷相同的离子的分离；在分子筛效应方面，通过半透膜上的孔径大小来实现分子大小的分离。
综上所述，传质分离是一种通过利用不同物质在物理性质或化学性质上的差异实现物质的分离的过程。
不同的传质分离方法有着不同的原理，通过调整操作条件来实现物质的分离。
传质分离过程
分类
平衡分离过 程
速率分离过 程
借助分离媒介（如热能、溶剂和吸附剂），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。根据两相的状态可分为：①气（汽）液传质过程，如蒸馏、吸收 等；②液液传质过程，如萃取；③气（汽）固传质过程，如吸附、色层分离、参数泵分离等；④液固传质过程， 如浸取、吸附、离子交换、色层分离、参数泵分离等。
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。这类过程所处理的原料和产品通常属于同一相态，仅有组成上的差别。速率 分离方法可分为：①膜分离，如超过滤、反渗透、渗析和电渗析等。②场分离，如电泳、热扩散、超速离心分离 等。
在某些传质分离过程中，分离因子往往又有专门名称。例如：在蒸馏中称为相对挥发度；在萃取中称为选择 性系数。一般将数值大的相平衡比Ki作分子,故αij大于1。只要两组分的相平衡比不相等（即αij≠1），便可 采用平衡分离过程加以分离，αij越大就越容易分离。大多数系统的相平衡比和分离因子都不大，一次接触平衡 所能达到的分离效果很有限，需要采取多级逆流操作来提高分离效果。为适应各种不同的系统以及操作条件和分 离要求，要相应地使用多种不同类型的传质设备。
平衡时组分在两相中的浓度关系，可以用相平衡比（或分配系数）Ki表示：
式中yi和xi分别表示组分i在两相中的浓度。对于x和y相的命名,按习惯把吸收、蒸馏中的气相或汽相称为y 相，把萃取中的萃取液作为y相。一般说,相平衡比取决于两相的特性以及物系的温度和压力。i和j两个组分的相 平衡比Ki和Kj之比值称为分离因子αij：
膜分离与场分离的区别是：前者用膜分隔两股流体，后者则是不分流的。不同类型的速率分离过程，分别应 用不同的设备，并采用不同的方法进行设计计算和操作控制。
第七章__传质与分离过程概论
对流传质速率方程为： NA=kL(cAi-cAo） 比较可得：
3、表面更新模型 表面更新模型的要点： ① 该模型同样认为溶质向液相内部的传质为非稳态 分子扩散过程； ②否定表面上的流体单元有相同的暴露时间，而认为 液体表面是由具有不同暴露时间（或称“年龄”）的液面 单元所构成。 为此，丹克沃茨提出了年龄分布的概念，即界面上各 种不同年龄的液面单元都存在，只是年龄越大者，占据的 比例越小； ③不论界面上液面单元暴露时间多长，被置换的概率 是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率， 用符号S表示。
②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式 不断地向流体单元渗透。 ③流体单元在界面处暴露的时间是有限的，经过时间 后θc，旧的流体单元即被新的流体单元所置换而回到液 相主体中去。在流体单元深处，仍保持原来的主体浓度不 变。 ④流体单元不断进行交换，每批流体单元在界面暴露 的时间都是一样的。
按照溶质渗透模型，溶质 A在流体单元内进行的是一 维不稳态扩散过程，可导出组分A的传质通量为：
JA-组分A的扩散质量通量（即单位时间内，组分A通 过与扩散方向相垂直的单位面积的质量），kg/(m2·s)； DAB-组分A在组分B中的扩散系数，m2/s； dcA-组分A扩散方向的质量浓度梯度，(kg/m3)/m。
该式表示在总质量浓度不变的情况下，由于组分A （B）的质量浓度梯度所引起的分子传质通量，负号表明 扩散方向与梯度方向相反，即分子扩散朝着浓度降低的方 向进行。 费克第一定律仅适用于描述由于分子传质所引起的传 质通量，但一般在进行分子传质的同时，各组分的分子微 团常处于运动状态，故存在组分的运动速度。为了更全面 地描述分子扩散，必须考虑各组分之间的相对运动速度以 及该情况下的扩散通量等问题。
上述扩散过程将一直进行到整个容器中A、B两种物质 的浓度完全均匀为止，此时，通过任一截面物质A、B的净 的扩散通量为零，但扩散仍在进行，只是左、右两方向物 质的扩散通量相等，系统处于扩散的动态平衡中。 J=JA+JB=0 （7-18）
传质分离过程的分类
传质分离过程的分类
以下是 7 条关于传质分离过程的分类：
1. 你知道吗，有一种传质分离过程叫精馏啊！就像我们分捡糖果一样，把不同的成分给分开。
比如说在石油化工中，通过精馏把各种油品精确地分离出来。
2. 还有吸收呀！这就好像海绵吸水一样，把需要的物质吸收进来。
像在废气处理中，用吸收的方法把有害物质给“抓住”。
3. 萃取可少不了呢！想象一下把精华从一堆混合物中“拎”出来，这就是萃取啦。
咖啡的提取不就是个很好的例子嘛。
4. 膜分离也很神奇哟！它就像是一道超级滤网，只让特定的物质通过。
在水处理中，膜分离可帮了大忙了。
5. 结晶不也挺有意思嘛！就如同冬天里的雪花慢慢形成一样，物质也能结晶分离出来。
制糖过程不就常常用到结晶吗？
6. 吸附也很重要哇！这就跟磁铁吸铁屑似的，把特定的物质紧紧吸附住。
空气净化常常会用到吸附哦。
7. 离子交换更是特别呢！它好像是一个聪明的小管家，把合适的离子给换来换去。
在水软化处理中，离子交换可是大显身手。
我觉得传质分离过程的分类真的超级有趣，而且每种都有着独特的作用和魅力呢！。
化工原理 第七章 传质与分离过程概论
渗 析
点渗析
三、传质分离方法
（2）场分离 场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下， 利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离 的单元操作过程。
电 泳
场分离
热扩散 高梯度磁场分离
三、传质分离方法
钕铁硼永磁场
磁化精馏实验装置
三、传质分离方法
3.分离方法的选择 分离方法选择的考虑因素
被分离物系的相态 被分离物系的特性 产品的质量要求 经济程度
第七章 传质与分离过程概论
7.1 概述 7.1.1 传质分离过程 7.1.2 相组成的表示方法
一、质量浓度与物质的量浓度
1.质量浓度 质量浓度定义式
A
mA
V
N
kg /m3
密度
混合物的总质量浓度
总
i 1
i
一、质量浓度与物质的量浓度
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法 均相物系 某种过程 两相物系
根据不同 组分在各 相中物性 的差异， 使某组分 从一相向 另一相转 移：相际 传质过程
实现均相物系的分离 相际传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
示例：空气和氨分离 空气
水
吸 收 塔
空气＋氨 氨水
三、传质分离方法
1.平衡分离过程 （1）气液传质过程 气液传质过程是指物 质在气、液两相间的转移， 它主要包括气体的吸收 （或脱吸）、气体的增湿 （或减湿）等单元操作过 程。
ij Ki / K j
通常将 K 值大的当作分子，故一般大于 1 。当 偏离 1 时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得 以分离，越大越容易分离。
三、传质分离方法
3.传质分离过程
精馏
气-液相通过一块塔板, 同时发生一次部分气 化和部分冷凝过程。当它们经过 多块塔板后, 即同时进行了多次部分气化和 部分冷凝的过程, 最后在塔顶气相中获得较 纯的易挥发组分, 在塔底液相中可获得较纯 的难挥发组分, 使混合液达到所要求的分离 程度
(二) 精馏装置及流程
原料液经预热到指定 温度后, 加入精馏塔内 某一块塔板上, 该塔板 称为加料板。加料板 将塔分成两部分: 上部 进行着蒸气中易挥发 组分的增浓, 称为精馏 段; 下部( 包括加料板) 进行着液体中难挥发 组分的提浓, 称为提馏 段。操作时, 连续地从 再沸器取出部分液体 作为塔底产品( 见釜残 液) , 部分液体气化, 产 生上升蒸气, 依次通过 各层塔板。塔顶蒸气 进入冷凝器中后被全 部冷凝, 并将部分冷凝 液送回塔顶作为回流 液, 其余部分经冷却器 后被送出作为塔顶产 品(馏出液) 。
传质分离过程
Mass transfer and separation process
Dr.潘传艺
Mass transfer and separation process
化工生产过程中的原料、中间产物、粗产品几乎都是多组分混合物, 这些物 料都需要通过一定的处理过程进行分离和纯化。 (1 ) 分离过程的种类 均相homogeneous phase物系的分离, 必须使某种组分形成新相或迁移到 另一相。根据涉及的相态主要可分为气-液相的如吸收和蒸馏, 液-液相的如萃 取, 气-固相的如吸附, 固-液相的如结晶等等。蒸馏过程又可分为简单蒸馏和 精馏等。非均相物系的分离主要包括沉降、过滤和固体的干燥等单元操作。 随着生产的发展, 对分离技术的要求越来越高, 出现了一些新型特殊分离方法, 如膜分离membrane separation technique 、超临界萃取supercritical extraction technique等, 分离技术的开发和应用有了长足的发展。,. (2 ) 传质分离过程 物质以扩散的方式迁移叫做物质传递过程或称传质过程。所有均相物系分离 过程和一些非均相物系分离(如干燥) 都涉及到相间传质, 因此又称为传质分 离过程。除此之外, 反应器中的混合和非均相反应过程中都存在传质问题, 因 此传质过程也是化学反应工程学的基础。
传质分离名词解释
传质分离名词解释
传质分离是一种用于分离混合物组分的过程，其基本原理是通过不同组分的传质速率差异来实现分离。
传质分离的过程可以分为以下几个步骤：
1.吸附：将混合物溶液加入到传质分离器内，混合物中的某些组分会被吸附到固定相表面上。
2.传质：将移动相（溶剂）通过固定相，移动相中的组分因为与固定相的亲和性不同而有不同的传质速率。
3.脱附：移动相带走了部分组分，离开固定相后，这些组分会逐渐被分离出来。
如果需要分离多个组分，则需要进行多次传质过程，每次使用不同的移动相。
常见的传质分离方法包括：
1.气相色谱（Gas Chromatography，GC）：适用于分离挥发性有机化合物，利用化合物在固定相表面的亲和力不同来实现分离。
2.液相色谱（Liquid Chromatography，LC）：适用于分离不挥发性有机化合物和生物大分子等，通过液相将混合物分离成不同的组分。
3.电泳（Electrophoresis）：适用于分离大分子，如DNA、RNA和蛋白质等。
该方法利用大分子在电场中的运动速度差异实现分离。
传质分离方法的选择取决于需要分离的混合物的性质和要求。
传质分离在化学、生物学、制药等领域有广泛的应用。
传质分离过程_绪论
●采用生产装置的闭路循环技术；
●处理生产中的副产物和废物，使之减少和消除 对环境的危害； ●研究、开发和采用低物耗、低能耗、高效率的 “三废”治理技术。
闭路循环系统： 将过程所产生的废物最大限度地回收和循环 使用。
原 料 产品 1 废 物 1 废 物 1
2
2
2
排除
1—单元过程；2—处理
实现分离与再循环系统使废物最小化的方 法： ●废物直接再循环
超滤（UF）：
目的：溶液脱大分子，大分子溶液脱小分子，大 分子分级。
进料
胶体大分子
溶剂、水
推动力：压力差（100～1000kPa）
传递机理：筛分
反渗透（RO）：
目的：溶剂脱溶质，含小分子溶质溶液浓缩。
进料
溶质、盐 溶剂、水
推动力：压力差（1000～10000kPa） 传递机理：扩散模型
渗析（D）：
先修课程：
物理化学、化工热力学、化工原理
同时进行的课程：
化工工艺学、化工过程分析与模拟
教材：
刘家祺 主编.传质分离过程.高等教育出版社,2005.
参考书：
邓修，吴俊生.化工分离工程. 科学出版社，2000.
陈洪纺 刘家祺.化工分离过程。化学工业出版社, 1995.
刘家祺 主编. 分离过程。化学工业出版社, 2002.
第7章 分离过程的节能优化与集成
第1章 绪论
1.1 概述 1.2 分离因子 1.3 分离过程的集成化 1.4 过程开发及方法 1.5 分离方法的选择
第1章 绪论
基本要求： 1)了解分离操作在化工生产中的重要性; 2)熟悉分离过程的分类; 3)掌握分离因子的概念及意义; 4)了解分离方法的选择;
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程
一、化工传质与分离过程
1. 定义
化工传质与分离过程指的是通过物理、化学或其他方式将原料中的物
质从一种物料中分离出来的过程，而另一种物料就是传质该物质的媒介。
2. 目标
将原料通过不同方式分离，将其形成符合工艺要求的单一物质料或多
种物质料。
3. 方法
（1）蒸馏：即利用不同沸点液体的差别，用蒸汽来将高沸点液体蒸发，得到更高沸点或低沸点液体；
（2）萃取：即利用萃取剂把溶解物从溶液中萃取出来分离；
（3）透析：即利用分子过滤的原理，将分子的大小作为界限，把分子
大的物质离开分子小的物质，得到分离的结果；
（4）聚类：即利用物料聚合的方法，将多种物料按照一定的聚类规则，聚合成一定形态一致的多种物料，进行分离；
（5）沉淀：即利用水溶液的pH值或溶质的活性，把有溶解或悬浮的
物质分离为比较纯净的物质。
4. 作用
（1）物料的分解：将原料中的物质按照一定的分离过程，分解成多种
物质；
（2）物料的提纯：将原料中的物质通过分离过程，可以提纯成单种物料，使之更加纯净；
（3）物料的精制：将原料中中的物质通过传质分离，可以使溶液中的物质增添成分，以达到高精度处理；
（4）物料的控制：通过传质分离，可以控制几种物料中比例、浓度和均匀性，以达到高效率工艺。
5. 应用
化工传质分离过程用于各种化工行业中，如原油加工，把原油分成石油气体、石油液体和各类残渣，并可获得更多的油产品；在电解废水处理中，能有效分离废水中的铁离子和阴离子，使铁离子含量尽可能降低；在食品饮料行业中，能有效把原料中的活性成分分离出来，以符合食品饮料行业的要求。
传质分离过程名词解释
传质分离过程名词解释
传质分离是指通过在物质间传质的过程来实现分离的一种方法。
传质分离过程中，通常使用一种称为传质剂的物质来提高物质间的传质速率。
这些传质剂可以是液体或者气体，常见的传质剂包括溶剂、吸附剂、萃取剂、膜等。
传质分离过程包括以下几个重要的名词解释：
1. 传质速率：指物质在分离过程中由一处传到另一处的速度。
传质速率受到多种因素的影响，包括传质剂的性质、物质的性质以及温度等。
2. 溶剂萃取：是一种通过在溶剂中将物质溶解来实现分离的方法。
在溶剂萃取过程中，理论上可以通过适当选择溶剂来实现目标物质的选择性分离。
3. 吸附剂：是指用于吸附物质的固体或液体材料，通常以颗粒状或多孔状存在。
物质会与吸附剂之间通过吸附作用产生作用，从而实现物质的分离。
4. 萃取剂：是指用于将物质从一个相转移至另一个相的化学物质。
常见的萃取剂包括有机溶剂、离子液体等。
通过选择性地与目标物质反应或溶解，可以实现目标物质的提取和分离。
5. 膜分离：是一种利用特殊的薄膜将混合物分离成两个或多个组分的方法。
膜可以是多孔膜、纳滤膜、渗透膜等，根据不同物质的渗透性差异，可以实现物质的选择性分离。
这些名词解释涉及了传质分离过程中的一些基本概念和方法，用于描述不同的传质分离方法和过程。
传质与分离过程
传质与分离过程
传质与分离过程是化学和物理学中的两个重要概念。
它们在许多领域中都有着广泛的应用，包括生物学、环境科学、工程学等等。
传质是指物质在不同相之间的传递过程，而分离过程则是将混合物中的组分分开的过程。
传质过程是物质从高浓度区域向低浓度区域的传递。
在自然界中，许多物质通过传质过程进行扩散。
例如，当我们在一间屋子里点燃一支香烟时，香烟中的微小分子会通过空气中的传质过程扩散到整个屋子里，使得整个屋子充满了香烟的味道。
传质过程的速度与浓度梯度有关，浓度梯度越大，传质速度越快。
分离过程是将混合物中的组分分开的过程。
我们在日常生活中经常用到分离过程。
例如，水可以通过蒸发和凝结的分离过程从盐水中分离出来。
另一个例子是用筛子将沙子和石子分离开来。
分离过程可以根据不同组分的性质和分离方法的原理来选择最适合的分离方法。
在化学工程中，传质与分离过程被广泛应用于各种工业过程。
例如，化工厂中的蒸馏塔就是利用不同组分的沸点差异通过蒸发和冷凝的分离过程从混合物中分离出纯净的组分。
另一个例子是在制药工业中，通过传质过程将溶液中的药物从溶剂中提取出来。
在环境科学中，传质与分离过程也起着重要作用。
例如，土壤中的污染物可以通过传质过程迁移到地下水中，导致地下水污染。
因此，了解传质过程可以帮助我们更好地管理和修复环境。
总之，传质与分离过程在许多领域中都有重要的应用。
它们是化学和物理学中的基本概念，对于我们理解和应用科学知识具有重要意义。
通过研究传质与分离过程，我们可以更好地了解物质的传递与分离规律，并运用这些知识解决实际问题。
第三章传质分离过程
N A,G
= kG A( pA −
pi ) =
pA − pi 1 kG A
L( A)
N
A,L
=
kL A(ci
−
cA
)
=
ci 1
− cA kLA
L(B)
传质速
率
=
传质推动力 传质阻力
3
2.物质通过双膜的传递过程为稳态过程， 没有积累，即
N A,G = N A, L
N A = kG A( pA − pi ) = kL A(ci − cA )
N A = kG A( p A1 − p A2 )
NA
=
kL A(cA1
−
cA2 ) =
c A1 1
−
cA2
kLA
NA
= kG A( pA1 −
pA2 ) =
pA1 − 1
pA2
kG A
（cA1- cA2）、（pA1- pA2）称为传质推动力
1/kLA、1/kG A 称为传质阻力
传质速
率
=
传质推动力 传质阻力
x, y
苯 — 甲苯物系的 t-x-y 相图(1 atm)
t /oc
t /oc
相图组成：两条曲线：
下方：t-x 线，液相曲线，泡点线 上方：t-y 线，气相曲线，露点线 两线交汇于左右 t 轴上两点：
左点：纯组分B（难挥发组分）的沸点。
x = 0, y = 0
右点：纯组分A（易挥发组分）的沸点。
N ′A
=
NA A
=
−
D dcA dn
传质速度(质量通量):单位时间单位面积传质量
从
N
A
=
[复习]传质分离过程
![[复习]传质分离过程](https://img.taocdn.com/s3/m/d1360648302b3169a45177232f60ddccda38e6a6.png)
传质分离过程1.分离过程可以定义为借助于物理、化学、电学推动力实现从混合物中选择性的分离某些成分的过程。
2.分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离的对象是两相以上的混合物。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离。
特点是有能量传递现象发生。
3.传质分离过程分为平衡分离过程和速率分离过程。
4.相平衡的准则为各相的温度、压力相同，各组分的逸度也相等。
5.相平衡的表示方法有相图、相平衡常数、分离因子。
6.维里方程用来计算气相逸度系数。
7.闪蒸是连续单级蒸馏过程。
8.指定浓度的组分成为关键组分，其中易挥发的成为轻关键组分，难挥发的成为重关键组分。
9.若溜出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液重除了轻关键组分外没有其他轻组分，这种情况称为清晰分割。
10.多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别可以归纳为：在多组分精馏中，关键组分的浓度分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在溜出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成接近恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板浓度不等于进料浓度。
塔内各组分的浓度分布曲线在进料板处是不连续的。
11.最小回流比是在无穷多塔板数的条件下达到关键组分预期分离所需要的回流比。
12.特殊精馏分为萃取精馏（加入的组分称为溶剂）、共沸精馏、加盐精馏。
13.气体吸收是气体混合物一种或多种溶质组分从气相转移到液相的过程。
解吸为吸收的逆过程，即溶质从液相中分离出来转移到气相的过程。
14.吸收过程按溶质数可以分为单组分吸收和多组分吸收；按溶质与液体之间的作用性质可以分为物理吸收和化学吸收；按吸收温度状况可以分为等温吸收和非等温吸收。
15.吸收的推动力是气相中溶质的实际分压与溶液中溶质的平衡蒸气压力之差。
16.难溶组分即轻组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收，而在其余级上变化很小。
易溶组分即重组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔范围内被吸收。
名词解释传质分离过程
名词解释传质分离过程
传质分离过程是一种通过物质传递来分离混合物的技术。
在传质分离过程中，混合物中的不同组分会通过直接接触或化学反应的方式被传递到另一侧，从而实现混合物的分离。
传质分离过程可以应用于多种领域，例如化学、生物、石油和化工等。
在化学和生物领域中，传质分离过程通常用于分离样品中的不同分子或细胞。
在石油和化工领域中，传质分离过程则被用于分离液态混合物，例如石油馏分和化工原料。
传质分离过程的主要优点是高效、快速和分离度高。
与其他分离技术相比，传质分离过程不需要使用化学剂或加热/冷却等措施，因此具有更高的分离效率。
此外，传质分离过程还可以在常温和常压下进行，因此不需要大量的能量和设备成本。
不过，传质分离过程也存在一些缺点，例如需要较长的处理时间、对设备材料有较高的要求、容易受到外界环境的影响等。
因此，在选择传质分离过程时，需要根据具体情况综合考虑。
气固、液固传质分离过程
THANKS
感谢观看
污水处理
01
02
03
去除有害物质
污水处理过程中，传质分 离技术可以用于去除废水 中的有害物质，如重金属 离子、油类物质等。
回收有价值资源
通过传质分离过程，可以 回收废水中的有价值资源， 如氮、磷等营养元素，实 现资源的循环利用。
提高水质
对于需要处理后直接排放 或回用的废水，传质分离 技术可以降低废水中的污 染物浓度，提高水质。
气固、液固传质分离过程
• 气固传质分离过程 • 液固传质分离过程 • 传质分离过程的应用 • 传质分离过程的挑战与解决方案 • 传质分离过程的发展趋势
01
气固传质分离过程
吸附分离
总结词
利用固体吸附剂对气体中不同组分的吸附性能差异实现分离 。
详细描述
吸附分离是利用固体吸附剂对气体中不同组分的吸附性能差 异实现分离的过程。在吸附过程中，吸附剂对不同组分的吸 附能力不同，从而实现选择性吸附。常用的吸附剂包括活性 炭、分子筛、硅胶等。
详细描述
静电分离是利用高压电场使气体电离，气体中的固体颗粒物在电场力作用下被分 离出来的过程。静电分离具有分离效率高、处理量大等优点，但设备投资和维护 成本较高。
02
液固传质分离过程
沉降分离
总结词
利用颗粒在液体中的重力作用进行分离。
详细描述
沉降分离是利用颗粒在液体中的重力作用进行分离的方法。颗粒在液体中受到重力作用而逐渐下沉， 最终实现固液分离。根据颗粒的密度和粒径差异，可以采用不同的沉降方式，如自然沉降和离心沉降 。
过滤分离
总结词
通过多孔介质拦截颗粒实现分离。
详细描述
过滤分离是利用多孔介质拦截颗粒实现分离的方法。多孔介质可以是滤布、滤纸、砂滤器等。当含有颗粒的液体 通过多孔介质时，颗粒被拦截下来，从而实现固液分离。过滤分离广泛应用于工业废水处理、饮用水处理等领域。
传质分离过程原理
比如：当离子交换达到平衡时，两种反荷离子（counter ion，与交换 剂表面电荷符号相反的交换性离子） 在离子交换剂中的浓度比与在溶 液中的浓度比的比值称为选择性系数，式中，y，x分别为反荷离子在 离子交换剂和溶液中的平衡浓度分率，下标A，B分别表示反荷离子A和 反荷离子B。选择性系数是离子交换剂的重要特性参数之一，它反映对 一子种B优离先子交亲换和。力的大小，当αBA>1时，离子A优先交换，当αBA<1时，离
D A D
DAB2 A
rA
式中，rA——A组分的生成速率。
若混合物的总密度恒定，用物质的量浓度作单位，在无化学反 应的情况下，得到著名Fick第二定律，它是计算分子扩散的基 本方程：
cA
DAB
2cA x2
2cA y 2
2cA z 2
DAB2cA
27
Fick定律含义
表示扩散方向与浓度梯度方向相反
8
借助于流体在填充柱内的流向同某个明 显影响平衡关系的热力学参数（温度、 压力或酸度等）同步地作周期变化，实 现气体或液体混合物组分间的分离，是 一种属于传质分离过程的新分离技术。 参数泵分离能在小设备内连续操作，使 溶质在填充柱两端的浓度比达到很高的 数值。此分离技术目前尚处于实验室试 验阶段。
J A,
DAB
dC A dz
A 在 B 中的扩散系数 m2/s
扩散通量，kmol/m2s
相界面 气相
液相 传质方向
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程化工传质与分离过程指的是在化工行业中，通过传质过程和分离过程实现物质的转移和分离操作。
传质过程是指物质在不同相（包括气相、液相和固相）之间的传递过程，分离过程则是将混合物中的不同组分进行分离的过程。
本文将对传质与分离过程的基本原理以及常用的传质与分离技术进行详细介绍。
一、传质过程传质过程主要包括质量传递和能量传递两个方面，其中质量传递是指物质在不同相之间的传递过程，能量传递是指通过传质过程实现能量的转移。
传质过程的基本原理为溶质在物理力场的作用下从高浓度处向低浓度处传递，经典的传质过程有扩散、对流和反应等。
1.扩散：扩散是指溶质由高浓度处向低浓度处自发传递的过程，其主要原理是在浓差梯度作用下，溶质由高浓度区域经过空间的携带和碰撞，向低浓度区域移动，直到达到平衡。
扩散过程可以分为分子扩散、界面扩散和体扩散等。
2.对流：对流是指溶质在流体介质中由于流场的存在而引起的传递过程。
对流传质主要分为强迫对流和自然对流两种类型。
强迫对流是通过外加的外力使得流体产生不均匀速度场，从而引起的传质；自然对流则是由于温度和密度的差异，引起流体的密度变化，进而形成流体的自然循环。
3.反应：反应传质是指传质过程中 beginspace 同时 Beginspace 进行化学反应的传质过程。
在反应传质过程中，溶质通过扩散或对流到达反应界面，参与反应之后再分散到溶液中。
传质过程的研究对于理解物质转移和分离过程的机理、改进传质分离过程的性能和优化操作条件具有重要的意义。
二、分离过程分离过程是指将混合物中的不同组分分离出来的操作过程，常用的分离技术有凝固、蒸馏、萃取、吸附和膜分离等。
以下将详细介绍其中的几种分离技术。
1.凝固：凝固是指物质由液体状态转变为固体状态的过程。
这种分离方法常用于分离固体颗粒和溶液之间的混合物，通过凝固可以将溶液中的固体颗粒分离出来。
2.蒸馏：蒸馏是一种利用物质的沸点差异进行分离的方法。
通过加热混合液体，使其中沸点较低的组分先从液体中蒸发出来，然后再冷凝成液体，从而实现分离不同沸点组分的目的。
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传质分离过程
1.分离过程可以定义为借助于物理、化学、电学推动力实现从混合物中选择性的分离某
些成分的过程。
2.分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。
机械分离的对象是两相以上的混合物。
传质分离过程用于各种均相混合物的分离。
特点是有能量传递现象发生。
3.传质分离过程分为平衡分离过程和速率分离过程。
4.相平衡的准则为各相的温度、压力相同，各组分的逸度也相等。
5.相平衡的表示方法有相图、相平衡常数、分离因子。
6.维里方程用来计算气相逸度系数。
7.闪蒸是连续单级蒸馏过程。
8.指定浓度的组分成为关键组分，其中易挥发的成为轻关键组分，难挥发的成为重关键
组分。
9.若溜出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液重除了轻关键组分外没有其他
轻组分，这种情况称为清晰分割。
10.多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别可以归纳为：在多组分精馏中，关键组
分的浓度分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在溜出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成接近恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板浓度不等于进料浓度。
塔内各组分的浓度分布曲线在进料板处是不连续的。
11.最小回流比是在无穷多塔板数的条件下达到关键组分预期分离所需要的回流比。
12.特殊精馏分为萃取精馏（加入的组分称为溶剂）、共沸精馏、加盐精馏。
13.气体吸收是气体混合物一种或多种溶质组分从气相转移到液相的过程。
解吸为吸收的
逆过程，即溶质从液相中分离出来转移到气相的过程。
14.吸收过程按溶质数可以分为单组分吸收和多组分吸收；按溶质与液体之间的作用性质
可以分为物理吸收和化学吸收；按吸收温度状况可以分为等温吸收和非等温吸收。
15.吸收的推动力是气相中溶质的实际分压与溶液中溶质的平衡蒸气压力之差。
16.难溶组分即轻组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收，而在其余级上变化很小。
易溶组
分即重组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔范围内被吸收。
17.吸收塔的操作压力、操作温度和液气比是影响吸收过程的主要参数。
操作压力越大吸
收率越大，操作温度越低吸收率越大。
液气比越大吸收率越大。
18.超临界流体萃取是一种以超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中提取出待分离的高
沸点或热敏性物质的新型萃取技术。
超临界流体是状态处于高于临界温度、压力条件下的流体，它具有低粘度、高密度、扩散系数大、超强的溶解能力等特性。
与传统的溶液萃取的优势：超临界流体具有极强的溶解能力，能实现从固体中提取有效成分；
可通过温度、压力的调节改变超临界流体的溶解能力的大小，因而超临界流体萃取具有较好的选择性；超临界流体传质系数大，可大大缩短分离时间；萃取剂的分离回收容易。
19.二氧化碳是最理想的超临界流体。
20.超临界流体的典型萃取流程：等温法、等压法、吸附法。
21.反胶团萃取有效的解决了溶剂萃取过程中蛋白质不溶于有机溶剂和易变性、失活的问
题。
22.吸附是指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递并附着在固体
内、外表面形成单分子层或多分子层的过程。
23.物理吸附与化学吸附的判断方法：物理吸附热与冷凝热的数量级相同，而化学吸附热
与其反应热的数量级相同；适宜温度和压力条件下，所有气体——固体体系中都将发生物理吸附，而化学吸附只有当气体分子与吸附剂表面能形成化学键时才发生；物理吸附的吸附质分子可通过降低压力的方法解吸，而化学吸附的吸附质分子的解吸要困难得多，往往是不可逆的；物理吸附可以是单分子层吸附也可以是多分子层吸附，而化学吸附通常只是单分子层吸附，某些情况下，化学吸附单分子层还可能发生物理吸附；物理吸附瞬时发生，而化学吸附一般需要达到一定的活化能才发生。
24.常用的有机吸附剂有活性炭，常用的无机吸附剂有硅胶、氧化铝、硅藻土。
25.膜分离是以天然或合成薄膜为质量分离剂，以压力差、化学位差等为推动力，根据液
体或气体混合物的不同组分通过膜的渗透率的差异实现组分的分离、分级、提纯或富集的过程。
26.膜的分离性能主要用选择性和透过性来表示。
27.膜分离按分离体系的状态可以分为气体膜分离过程、液体膜分离过程等。
28.反渗透，纳滤，超滤，微滤。
29.分离过程的最小功表示了分离过程耗能的最低限。
最小分离功的大小标志着物质分离
的难易程度。
2012年下学期传质分离背诵纲要整理
分离过程：机械分离（分离对象是有两项以上所组成的混合物）过滤，沉降，离心分离，旋风分离，静电除尘
传质分离（用于各种均相混合物的分离，有质量传递形象），平衡分离过程和速率分离过程
平衡分离过程借助分离媒介（热能，溶剂或吸附剂），是均相混合物系统变成两相混合物系统。
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性质为依据而实现。
（闪蒸，部分冷凝，普通精馏，萃取精馏，共沸精馏，吸收，解吸，结晶，凝聚，浸取，吸附，离子交换，泡沫分离等）
速率分离过程在某种推动力（浓度差，温度差，压力差，电位差等的作用下，又是在学则透过性膜的作用下，利用各组分扩散速度的差异实现组分的分离。
（微滤，超滤，反渗透，渗析和电渗析等）
相平衡是指混合物所形成的若干相保持物理平衡而共存的状态。
相平衡的准则：各相的温度，压力相同，各组分的逸度也相等。
相平衡的判断依据：相图，相平衡常数，分离因子（相对挥发度）
普瓦廷因子是校正压力偏离饱和蒸汽压的影响。
溶剂在萃取精馏中的作用是使原有组分的相对挥发度按所希望的方向改变，并有尽可能大的相对挥发度。
气体吸收：气体混合物一种或多种溶剂组分从气相转移到液相的过程
解吸：溶质从液相中分离出来转移到气相中。
吸收过程：单组分吸收和多组分吸收，物理吸收和化学吸收，等温吸收和分等温吸收
吸收的推动力：气相中溶质的实际分压与溶液中溶质的平衡蒸汽压力之差。
吸收塔操作压力大利于吸收，温度高不利于吸收，液气比大利于吸收，塔板数多利于吸收。
超临界流体的特点：低粘度，高密度，扩散系数大，超强的溶解能力等
二氧化碳是最理想的超临界流体
经典的萃取流程：等温法，等压法，吸附法。
反胶团萃取是生物技术领域中分离和纯化生物大分子的一项重要技术。
吸附是指流体（气体或液体）与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面上形成单分子层或多分子层的过程。
吸附剂对不同吸附质的吸附能力也不同
理化指标物理吸附化学吸附
吸附作用力范德华力化学键
吸附热接近于液化热接近于化学反应热选择性低高
吸附层单或多分子层单分子层
吸附速率快，活化能小慢，活化能大
可逆性可逆不可逆
发生吸附温度低于吸附质临界温度远高于吸附质沸点活性剂：活性炭，活性氧化铝，硅胶和硅藻土，沸石分子筛，吸附树脂。
平均粒度为相当于筛下累积质量比为定值（常取做50%）除的筛孔尺寸值。
膜分离：以天然或合成薄膜为质量分离剂，以压力差、化学位差等为推动力，根据液体或气体混合物的不同组分通过膜的渗透率的差异实现组分的分离、分级、提纯或富集的过程。
膜的两个特性：第一：膜必须具有两个界面，分别与上游侧与下游侧的流体物质互
相接触。
第二：膜应具有选择透过性。
膜的特性主要由选择性和透过性来表示。
反渗透应用范围：脱出溶剂中所有溶质或溶质浓缩
纳滤：脱出低分子有机物或浓缩低分子有机物
超滤: 脱出溶剂中大分子或大分子与小分子溶质分离
微滤：脱出或浓缩液体中的颗粒
分离过程的最小功表示了分离过程耗能的最低限。
分离功的大小标志着分离物质分离的难易程度。
30.。