非均相物系分离
非均相物系的分离全课件
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目录
• 非均相物系分离概述 • 非均相物系分离原理 • 非均相物系分离技术及应用 • 非均相物系分离设备 • 非均相物系分离实验与案例分析
01
CATALOGUE
非均相物系分离概述
定义与分类
定义
非均相物系是指由固体颗粒、液体或 气体等不同相态物质组成的混合物。 分离是指将非均相物系中的各相态物 质进行分离、提纯或富集的过程。
萃取设备
总结词
利用两种不相溶溶剂的溶质分配原理，实现溶质由一种溶剂向另一种溶剂转移 的设备。
详细描述
萃取设备包括萃取塔、混合器、分液漏斗和离心萃取器等，适用于处理难以用 一般分离方法分离的混合物。通过选择合适的萃取剂，将目标物质从一种溶剂 转移到另一种溶剂中，达到分离和提纯的目的。
05
CATALOGUE
浮选分离原理
泡沫浮选
利用气泡将目的物质吸附并浮至液面形成泡沫层，从而实现 物质的分离。
沉淀浮选
将目的物质在溶液中先沉淀，再通过浮选的方法将其与其他 物质分离。
萃取分离原理
分配系数
物质在两种不混溶液体中的溶解度之比。
萃取过程
将待分离的物质加入两种不混溶液体的混合物中，经过一定时间后，利用两种液体的密度差异进行分 离。
应用
在石油、化工、制药、食品、环保等领域广泛应用，主 要用于固-液分离。
离心分离技术及应用
离心分离技术
利用离心力场的作用，使不同密度的物 质在离心场中受到不同的离心力，从而 实现物质分离的技术。
VS
应用
在化工、制药、环保、食品等领域广泛应 用，主要用于固-液分离和液-液分离。
浮选分离技术及应用
浮选分离技术
化工原理-3非均相物系的分离
02
离心分离因数 ： Kc=(uT2/R)/g Kc值是反映离心分离设备性能的重要指标，一般远大于1，高速离心机K值可达十万以上。
（二）离心沉降设备:旋风分离器 (cyclone separator) 1.结构及工作原理 标准型旋风分离器结构如图。
h =D/2 D1=D/2 B = D/4 H1=2D H2=2D S =D/8 D2=D/4
Newton 公式：
Stokes 公式：
沉降速度的其它影响因素
颗粒浓度：颗粒体积浓度较大时，发生干扰沉降，沉降较慢。
器壁效应：容器壁面、底面处阻力↑→ut↓。
颗粒形状：对非球形颗粒，用到当量直径de，阻力系数与球形度（形状系数）φs 有关,比球形颗粒大，ut减小 。
*
P145 图3-2
01
不同球形度
*
可见，分离条件与沉降面积有关，而与降尘室的高度无关。所以降尘室可设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板，构成多层降尘室。
颗粒能从气流中分离出来的条件是: θt≤θ 即 VS ≤blut （降尘室的基本公式） VS＝blut所对应的ut为理论上能完全(100%)分离下来的最小颗粒的沉降速度.
单个颗粒
一、颗粒的特性
比表面积a （单位体积颗粒所具有的表面积） a=(πd2)/(πd3/6)=6/d （与颗粒直径成反比）
（1）球形颗粒：直径d
体积当量直径de:与颗粒体积相等的圆球的直径,即令
（2）非球形颗粒
贰
壹
叁
②球形度（或形状系数）φs：反映颗粒形状与球形的差异程度。 φs＝S/Sp
离心沉降:当流体带着颗粒旋转时，若颗粒的密度大于流体的，则颗粒在惯性离心力作用下在径向与流体发生相对运动飞离中心。
非均相物系分离
（二）过滤介质
过滤介质的作用是支承滤饼，故除有孔隙外，还应具有足 够的机械强度及尽可能小的阻力。
工业上常用的过滤介质有：
织物介质：天然纤维、化学纤维、玻璃丝、金属丝织成的 滤网。
与重力沉降速度相比，只是将重力场改为离心场。
三、沉降分离设备 1、重力沉降设备 降尘室、连续沉降槽 2、离心分离设备 旋风分离器、旋液分离器、离心沉降机
第二节 过滤
一、概述
（一）滤饼过滤与深层过滤
滤饼过滤 悬浮液中的颗粒沉积在过滤介质表面形成滤饼 层，滤液穿过滤饼层中的空隙流动叫做滤饼过滤。
深层过滤 固体颗粒不形成滤饼，而是沉积在过滤介质内 部叫做深层过滤。
第三章 非均相混合物的分离
学习要点： 重力沉降与离心沉降的基本公式； 过滤机理和过滤基本参数； 恒压过滤方程及过滤常数的测定
均相物系：指物系内部各处均匀且无相界面，包括 溶液、气体混合物等。
非均相物系：指物系内部有隔不同相的界面且界面 两侧的物料性质有差异。
包括： 气固系统（如空气中的尘埃）；
液固系统（如液体中的固体颗粒）；
（四）实际重力沉降速度
自由沉降：固体颗粒在沉降过程中不因流体中其他颗 粒的存在而受到干扰的沉降。
干扰沉降：固体颗粒在沉降过程中，因颗粒之间的相 互影响，而使颗粒不能正常沉降。
二、 离心沉降
颗粒在离心力场作用下，受到离心力的作用而沉降的过程 称为离心沉降。
悬浮在流体中的微粒，利用离心力比利用重力可以使微粒 的沉降速度增大很多，这是因为离心力由旋转而产生，旋 转的速度愈大则离心力也愈大；而微粒在重力场中所受的 重力作用是一个定值。因此，将微粒从悬浮物系中分离时， 利用离心力比利用重力有效的多。同时，利用离心力作用 的分离设备不仅可以分离较小的微粒，而且设备的体积可 以缩小。
非均相物系的分离
非均相物系的分离第一节概述非均相物系包括气固系统(空气中的尘埃)、液固系统(液体中的固体颗粒)、气液系统(气体中的液滴)、液液系统(乳浊液中的微滴)等。
其中尘埃、固体颗粒、气泡和微滴等统称为分散物质(或称分散相)，而非均相物系中的气体、液体称为分散介质(或称连续相)。
非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同的物理性质(两相的密度不同)，故可用机械方法将两相分离。
利用两相密度差进行分离时，必须使分散相与连续相间产生相对运动，故分离非均相物系的单元操作遵循流体流动的基本规律。
非均相物系的分离主要用于：1 回收有用物质；2 净化分散介质；3 除去废液、废气中的有害物质，满足环境保护的要求。
第二节重力沉降一、沉降速度在重力场中，借连续相与分散相的密度差异使两相分离的过程，称为重力沉降。
1、球形颗粒的自由沉降若固体颗粒在沉降过程中，不因流体中其它颗粒的存在而受到干扰的沉降过程，称为自由沉降。
表面光滑的球形颗粒在静止流体中沉降时，由于颗粒的密度ρs大于流体的密度ρ，所以颗粒受重力作用向下沉降，即与颗粒与流体产生相对运动。
在沉降中，颗粒所受到的作用力有重力、浮力和阻力。
开始时，颗粒为加速运动，随着颗粒沉降速度的增大，阻力亦增大，当颗粒受力达平衡时，颗粒即开始作匀速沉降，对应的沉降速度为一定值，称该速度为沉降速度或终端速度，以u t表示，其计算式为ξρρρ34)(dg u s t -=2、阻力系数ζ阻力系数ζ是流体与颗粒相对运动时的雷诺数准Re t 的函数，即ζ=f(Re t )μρi t du Re =阻力系数ζ与Re t 的关系由实验测定，结果如图3-2所示。
图中曲线按Re t 值可分成四个区，即(1) 层流区，Re t ≤2(又称斯托克斯区) tRe 24=ξ (2) 过渡区，2＜ Re t ＜1036.0Re 5.18t =ξ(3) 湍流区，103＜ Re t ＜2×105 ζ=0.44 对应各区沉降速度u i 的计算公式如下： (1) 层流区μρρ18)(2g d u s i -=(2) 过渡区6.0)(27.0ts i Re gd u ρρρ-=(3) 湍流区ρρρgd u s i )(74.1-=3、沉降速度的计算计算沉降速度u i 时，为选用计算公式，应先判断流动类型，即先算出Re t 值，计算Re t 时需已知u i ，而u i 是待求量，故需用试差法求解。
常见非均相物系的分离
常见非均相物系的分离非均相物系是指由两种或两种以上物质组成的混合物，不同物质之间具有明显的物理和/或化学性质差异。
在很多情况下，需要将非均相物系进行分离，以便单独利用或处理每种物质。
下面是常见的非均相物系分离方法。
1. 溶液蒸馏法溶液蒸馏法是将一个液体从另一个液体中分离出来的一种方法。
它利用了两种液体在不同温度下的沸点差异。
将混合液体加热到其中一种液体的沸点，这种液体汽化，经过冷凝后分离出来。
例如，水和酒精的混合物可以用溶液蒸馏法分离成单独的水和酒精。
2. 磁性分离法磁性分离法是一种利用物质磁性差异进行分离的方法。
这种方法通常适用于含有磁性物质和非磁性物质的混合物。
通过加磁场，磁性物质会被吸附到磁性物质收集器中，而非磁性物质则会保留在原始混合物中。
例如，铁粉可以用磁性分离法从混合物中分离出来。
3. 过滤法过滤法是将一个物质从另一个物质中分离出来的一种方法，适用于固体和液体的混合物。
该方法利用了物质间的粒度差异。
将混合物过滤，固体颗粒被滤出，而液体则通过筛网留在容器中。
例如，沉积在水中的泥土、砂和碎石可以通过过滤法分离。
4. 蒸发结晶法蒸发结晶法是将溶解在溶液中的固体物质分离出来的一种方法。
通过控制温度和压力来使溶液蒸发并结晶，溶解物会被分离出来。
例如，从海水中提取盐分就是利用蒸发结晶法实现的。
5. 萃取法萃取法是一种利用溶剂对混合物进行分离的方法。
尽管在分离混合物时溶剂的选择很重要，但萃取法的基本步骤是将萃取剂与混合物混合，使其中一种物质溶解在萃取剂中，另一种物质留在原混合物中。
例如，从生物体中提取化合物通常需要利用萃取法。
6. 离心法离心法是一种利用离心机对液体混合物进行分离的方法。
该方法依靠液体中不同物质之间的密度差异。
将混合物放入离心机中，并在高速旋转下，物质会向不同方向移动。
例如，从牛奶中分离脂肪可以使用离心法。
7. 气体吸附法气体吸附法是一种将气态物质从混合物中分离出来的方法。
这种方法利用了不同气体之间的吸附性差异。
非均相物系分离之概念.
沉
降 分散相相对连续相运动
离心沉降：由离心力引起的两相运动 滤 连续相相对分散相运动
过
重力沉降：由重力引起的两相运动
离心沉降：由离心力引起的两相运动 过 滤 连续相相对分散相运动
非均相物系分离的意义：收集分散相；提纯净化物质；环境保护。
本章章节
第一节 概 述
非均相物系：具有不同物理性质的分散相和连续介质组成的物质。 分离的条件：分散相和连续相两相作相对运动。 根据两相相对运动可分为： 重力沉降：由重力引起的两相运动
非均相物系分离
本章章节
第一节 概述 第二节 重力沉降 第三节 离心沉降
第四节 过滤（重点）
概
概 念
述
非均相物系：具有不同物理性质的分散相和连续介质组成的物质。 根据连续相的不同可分为：
液态非均相物系： 液固、液液、液气混合物
气态非均相物系： 气固、气液混合物
概
概 念
述
分离的条件：分散相和连续相两相作相对运动。 根据两相相对运动可分为： 沉 降 分散相相对连续相运动
常见非均相物系的分离
常见非均相物系的分离
由于非均相物系中分散相和连续相具备不同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。
其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力学基本规律。
常见有如下几种。
(1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异，借助某机械力
的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。
根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。
(2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推进力的作用下，使非均相物系得以分离。
根据推进力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。
(3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。
属于此类的操作有电除尘、电除雾等。
(4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。
工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。
此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。
热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温处而被分离。
在实验室内，应用此原理已制成热沉降器来采样分析，但尚未运用到工业生产中。
其他非均相物系分离方法
其他非均相物系分离方法非均相物系分离方法是指一种将混合物中的组分分离开来的方法，其中混合物的组分一般无法通过物理或化学性质的差异来实现分离。
以下是一些常见的非均相物系分离方法：1. 沉淀法沉淀法是通过添加一种特定的药剂，使混合物中的某些组分产生沉淀，从而实现分离。
常见的沉淀法包括乙酸纤维素沉淀法、硫酸亚铁沉淀法等。
2. 萃取法萃取法是利用溶液中不同溶剂的亲和度差异，将混合物中的组分分离出来。
常见的萃取法有液-液萃取法、固-液萃取法等。
3. 蒸馏法蒸馏法是通过控制混合物中各组分的沸点差异，将其分离出来。
常见的蒸馏法有常压蒸馏法、减压蒸馏法等。
4. 结晶法结晶法是通过控制混合物中不同组分的溶解度，使一部分组分结晶出来，从而实现分离。
常见的结晶法有溶剂结晶法、冷却结晶法等。
5. 绝热升华法绝热升华法是利用混合物中某些组分的升华性质，通过加热使其升华出来，从而实现分离。
常见的绝热升华法有淋滤干燥法、干燥剂吸附法等。
6. 离心法离心法是利用混合物中各组分的密度差异，通过离心操作使其分离出来。
常见的离心法有常规离心法、密度梯度离心法等。
7. 色谱法色谱法是利用混合物中各组分在固定相和流动相之间的分配系数差异，通过在固定相上移动的速度差异来实现分离。
常见的色谱法有气相色谱法、液相色谱法等。
8. 电泳法电泳法是利用混合物中各组分在电场下的迁移速度差异，通过在带电介质中的迁移来实现分离。
常见的电泳法有毛细管电泳法、凝胶电泳法等。
总结起来，非均相物系分离方法包括沉淀法、萃取法、蒸馏法、结晶法、绝热升华法、离心法、色谱法和电泳法等。
每种方法在不同的实际应用场景中都有其独特的优势和适用性，通过合理选择和组合这些方法，可以实现对混合物中组分的有效分离和提纯。
化工原理 第三章 非均相物系的分离
集尘斗
降尘室
含尘气体
净化气体
ut
u
降尘室工作原理:
H 沉降时间： t ut L 停留时间： u
分离条件：
L H t u ut
——降尘室使颗粒沉降条件
降尘室的生产能力:
L H u ut
u Vs
HbL H Vs ut ( Hb)
Vs bLut
沉降分离：借助某种外力的作用，利用分散物质与 分散介质的密度差异使之发生相对运动而分离的 过程。
沉降方式:
重力沉降
作用力是重力
离心沉降
作用力是惯性离心力
一、重力沉降速度
1.球形颗粒的自由沉降： 受力分析
π 3 重力：Fg d s g 6 π 3 浮力：Fb d ρg 6
Fb
Fg
s
3）影响沉降速度的因素(以层流区为例)
1) 颗粒直径d:
水净化，加入絮凝剂（明矾）。
d 2 (s )g ut 18
啤酒生产，采用絮状酵母，d↑→ut↑，易于分离和澄清。
2) 连续相的粘度：
加酶：清饮料中添加果胶酶，使 ↓→ut↑，易于分离。 增稠：浓饮料中添加增稠剂，使 ↑→ut↓，不易分层。
已知ut 求d
ut3 2 令K' (s ) g 滞流区：Re t dut
18ut3 2 18 K ' 1 (s ) g ut3 2 K' 1000 2 2 1.74 ( s ) g 1.74
K ' 0.0556 湍流区：Re t dut
第二节颗粒及颗粒床层的特性
一、颗粒的特性（形状，体积和表面积） 1、单一颗粒特性 （1）球形颗粒
非均相物系的分离.课件
01
非均相物系的分离 方法
沉降分离法
总结词
利用颗粒在重力场中的自然下落 实现分离
详细描述
根据颗粒的密度和粒径差异，使 不同组分在沉降过程中分层，从 而实现分离。适用于颗粒密度差 异较大的体系。
过滤分离法
总结词
通过过滤介质截留颗粒实现分离
详细描述
利用过滤介质（如滤布、滤纸等）的孔径大小，将颗粒截留在介质表面或内部，从而实现非均相物系的分离。适 用于颗粒粒径大于过滤介质孔径的体系。
03
分离高度
分离高度影响颗粒在流体 中的运动路径和时间，较 高的分离高度有助于颗粒 的沉降和分离。
分离压力
在某些非均相物系分离过 程中，压力的变化会影响 流体的物理性质和流动状 态，从而影响分离效果。
分离速度
提高分离速度可以增加颗 粒与流体的接触频率和碰 撞机会，有助于提高分离 效率。
01
非均相物系分离过 程的设计与优化
流体的性 质
流体粘度
流体温度
流体的粘度越大，颗粒在流体中的运 动阻力越大，沉降速度减慢，分离效 果降低。
温度影响流体的粘度和密度，进而影 响颗粒在流体中的运动和分离效果。
流体密度
流体的密度与颗粒密度之间的差异影 响颗粒的沉降速度，流体密度与颗粒 密度相差越大，越有利于颗粒的沉降。
操作条件
01
02
浮选分离法
总结词
利用颗粒的浮力性质实现分离
详细描述
通过向混合物中通入气体形成气泡，使颗粒粘附在气泡上浮至液面，从而实现分离。适用于密度小于 水的颗粒。
电泳分离法
总结词
利用电场力对颗粒的分离作用实现分 离
详细描述
在电场作用下，颗粒因带电性质的不 同而受到不同的电场力作用，从而实 现分离。电泳分离法可实现连续操作， 具有较高的分离效率。
第三章 非均相物系分离
B B
含尘气体
用途：适用于含颗粒浓度为 0.01 ～ 500g/m3、粒度不小于5μm的气体净 化与颗粒回收操作，尤其是各种气固流态化装置的尾气处理。
排尘
结构和工作原理：含尘气体以较高的线速度切向进入器内， 在外筒与排气管之间形成旋转向下的外螺旋流场，到达锥底 后以相同的旋向折转向上形成内螺旋流场直至达到上部排气 管流出。颗粒在内、外旋转流场中均会受离心力作用向器壁 方向抛出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口被排出。
2 gd p ( p )
18ut 0.153Pa s
9.81 (1.25103 ) 2 (7900 880) 18 0.039
校核雷诺数 R ep 上述计算有效
d put
1.25103 0.039 880 0.28 2 0.153
三、重力沉降设备－降尘室 降尘室：分离含尘气体中颗粒的重力沉降设备。
2 P
比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积
S 6 a V dP
2、非球形颗粒
（1）当量直径 A：体积当量直径 B：面积当量直径：
d ev
3
6V
S
d es
C：比表面当量直径： d 6 6 ea a S /V （2）形状因数 常用球形度 Ψ 表示，即与颗粒等体积的一个球的表面积 与颗粒的表面积之比 2 2 d ev d ev 2 2 d es d es
CD为阻力系数，与颗粒的雷诺数Rep有关。对球形颗粒 24 d p u A：Rep＜2，层流区 Rep 此时 CD Rep 2 gd p ( p ) 由此推出 u －斯托克斯公式 t 18
适用范围10－4＜Rep＜2
非均相物系分离
❖ 非均相物系是指物系中存在着两相或更多相的混合 物，如含尘气体、悬浮液等。
❖ 分散相或称分散物质：以微细的分散状态存在，如 含尘气体中的尘粒，悬浮液中的固粒。
❖ 连续相或称分散介质，包围在分散物质各个粒子的 周围，如含尘气体中的气体，悬浮液中的液体。
❖ 根据连续相的物理状态，将非均相物系分为气态非 均相物系和液态非均相物系。含尘气体与含雾气体 属于气态非均相物系，而悬浮液、乳浊液以及含有 气泡的液体，即泡沫液，则属于液态非均相物系。
❖ 1.离心沉降速度 ❖ 当固体颗粒随着流体一起快速旋转时，如果颗粒
的密度大于流体的密度，离心力会使颗粒穿过运 动的流体而甩出，沿径向方向沉降。此时颗粒在 径向上受到三个力的作用，即从旋转中心指向外 周的离心力、沿半径指向旋转中心的向心力（相 当于重力场中的浮力）和与颗粒运动方向相反， 沿半径指向旋转中心的阻力。 ❖ 同重力沉降相似，当颗粒在径向沉降方向上，所 受上述三力达平衡时，颗粒则作等速运动，此时 颗粒在径向上相对于流体的速度便是颗粒在此位 置上的离心沉降速度。
流量，m3／s（又称降尘室的生产能力）。
❖ 气体通过降尘室的时间θ为
l
u
❖ 颗粒沉降至室底所需要的时间为
t
H ut
❖ 颗粒能除去的条件为 θ≥θt
即
≥
l （3-8）HΒιβλιοθήκη uut❖又
u （bqH3v-9）
❖ 将式(3-9)代入式(3-8)并整理可得
qv≤blut
（3-10）
❖ 降尘室的生产能力仅与其沉降面积bl及颗粒的沉 降速度ut有关,而与降尘室的高度无关,故降尘室以 取扁平的几何形状为佳，可将降尘室作成多层，
❖ 设颗粒是表面光滑的球形；沉降的颗粒相 距较远，互不干扰；容器壁对颗粒的阻滞 作用可以忽略，此时容器的尺寸应远远大 于颗粒的尺寸；颗粒直径不能过分细微，。 根据三个力达平衡时其代数和等于零，可 导出重力沉降速度的计算式为
非均相物系的分离
沉降
沉降是借助外力作用，使两项发生相对运动而 实现分离的操作。有离心沉降、重力沉降和惯性沉 降
重力沉降：在重力的作用之下，使流体和 颗粒之间发生相对运动而得以分离的操作。 它可以分离含尘气体和悬浮液。
7
分析重力沉降
重力沉降速度 根据颗粒在沉降过程中是否受到其他粒子、 流体运动、器壁的影响，将沉降分为自由沉降 和干扰沉降。 自由沉降：颗粒在沉降过程中不受周围颗粒、 流体以及器壁的影响，是一种理想的沉降状态。
28
一、过滤方式
滤饼过滤(表面过滤)：
过滤介质为织物、多孔材料或膜等， 孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初 期，部分小颗粒可以进入或穿过介质 的小孔，后因颗粒的架桥作用使介质 的孔径缩小形成有效的阻挡。 被截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼），透过滤 饼层的则是被净化了的滤液。 随滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而非过 滤介质本身，故称作滤饼过滤。 滤饼过滤主要用于含固量较大（>1%）的场合。 29
分析重力沉降
Fd
重力沉降速度 如图所示，直径为d，密度为ρs的光 滑球形颗粒至于密度为ρ的静止流体中， 开始自由降落。 此时 重力——Fg= d 3 s g
浮力——Fb=
Fb
Fg
6 6
d3 g
阻力——Fd= A
u 2
2
1. 为阻力系数，没有单位 2.A为颗粒在垂直其运动方 2 S= 向上的投影面积， 4 d 3.u为颗粒的相对降落速度
g
根据经验值可知， 沉降过程中的大多 数属于层流区，因 此在进行试差时， 通常设在层流区
分析重力沉降
分析重力沉降
1.重力沉降速度 2. 实际沉降---干扰沉降，在沉降过程中受到的 干扰因素 （1）颗粒含量的影响 （2）颗粒形状的影响 （3）颗粒大小的影响 （4）流体性质的影响 （5）流体流动的影响 （6）器壁的影响
化工原理课件非均相物系分离
吸附热
物理吸附过程中放出的热量较小，接近于相应 气体的液化热。
可逆性
物理吸附在一定条件下是可逆的，即被吸附的物质在一定条件下可以解吸。
化学吸附
吸附热
化学吸附过程中放出的热量较大，接近于化 学反应热。
吸附力
化学吸附涉及电子的转移或共有，形成化学 键。
不可逆性
化学吸附通常是不可逆的，需要特定的条件 才能解吸。
06
其他分离方法
电泳分离
电泳分离原理
利用物质在电场作用下的电泳行为差异进行分离。
电泳设备
主要包括电泳槽、电极、电源和检测系统等。
电泳分离应用
广泛应用于生物大分子如蛋白质、核酸的分离纯化，也可用于小 分子和离子的分离。
膜分离技术
膜分离原理
利用膜的选择透过性，使混合物中的不同组分在 膜两侧产生浓度差，从而实现分离。
05
吸附分离
吸附分离原理
吸附作用
利用吸附剂对混合物中各组分的选择性吸附作用，使 混合物得以分离。
吸附平衡
在一定温度和压力下，混合物中的各组分在吸附剂上 的吸附量达到平衡。
吸附等温线
描述在一定温度下，吸附量与混合物组成之间的关系 曲线。
物理吸附
吸附力
物理吸附主要依靠分子间作用力（范德华力） 进行吸附。
化工原理课件非均相物系分离
汇报人：XX
目录
• 非均相物系概述 • 沉降分离 • 过滤分离 • 萃取分离 • 吸附分离 • 其他分离方法
01
非均相物系概述
定义与分类
定义
非均相物系是指物系内部存在两种或 两种以上不同相态的物质，且这些物 质之间具有明显的界面。
分类
根据相态的不同，非均相物系可分为 液-固、气-固、气-液等类型。
非均相物系的分离
第三章非均相物系的分离●教学目的:1、掌握重力沉降和离心沉降的操作原理和基本公式2、沉降室的结构，沉降室的生产能力，旋风分离器的结构和工作原理●教学重点：1、重力沉降和离心沉降的操作原理。
●教学内容：1、重力沉降；2；重力沉降设备；3、离心沉降；离心沉降设备系：一个集体。
分散系：一种物质或几种物质的微粒分散到另一种物质里形成的混合物，我们把这种混合物叫做分散系。
包括：分散质和分散剂。
分散质和分散系都可为固、液、气。
根据分散质粒径不同可分为： d<10-9 溶液10-9<d<10-7胶体10-7<d 悬浊液、乳浊液溶液：小分子或离子，质为：固液气，均一稳定，单相，胶体：大分子或小分子集合，大分子稳定，小分子较稳定，大分子单相，小分子多相粗分：大分子集合，悬固，乳液，不均一不稳定，多相。
悬浊液：固体小颗粒悬浮于液体里形成的混合物，外形特征：浑浊，不透明，不均一，不稳定，固体小颗粒是由很多分集合而成，由于固体小颗粒的密度比水大，因此悬浊液相：在同一个系统中具有相同物理性质及化学性质的一类混合物叫作相。
根据分散关系可分为：均相与非均相。
非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。
这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。
非均相混合物的特点是体系内包含一个以上的相，相界面两侧物质的性质完全不同，如由固体颗粒与液体构成的悬浮液、由固体颗粒与气体构成的含尘气体等。
这类混合物的分离就是将不同的相分开，通常采用机械的方法。
含尘和含雾的气体属于气态非均相混合物。
悬浮液，乳浊液及泡沫液属于液态非均相混合物。
非均相物系中处于分散状态的物质称为分散物质或分散相。
例：气体中的尘粒。
非均相物系中处于连续状态的物质称为分散介质或连续相。
例：气态非均相物系中的气体。
非均相物系分离的目的：1）回收分散物质 2）净制分散介质3）劳动保护和环境卫生非均相物系分离的常用方法： 沉降法 过滤法 对于含尘气体： 液体洗涤除尘法 点除尘法第一节 沉降一、 固体颗粒在流体中的沉降运动现象 1．颗粒沉降运动中的受力分析固体颗粒在真空中自由降落时，只受重力的作用。
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4．滤饼的压缩性。分为不可压缩滤饼和可压缩滤饼）。 5．过滤机的生产能力。过滤机的生产能力用单位时间 内所得滤液量表示。
（二）典型过滤设备 1．板框压滤机 主要由机头、滤框、滤板、尾板和压紧装置构成。板框压滤机工作 过程
二、过滤 （一）过滤基本概念
过滤是在推动力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔
介质、而固体粒子被截留的液固分离的单元操作。过滤操 作所处理的悬浮液称为滤浆，通过多孔介质的液体为滤液， 被截留的固体粒子为滤饼或滤渣。
1．过滤介质。过滤操作中用于截留浮液中固体粒子的 多孔介质称为过滤介质。
2．滤饼过滤和深层过滤。按照固体颗粒被截留的情况， 过滤可分为滤饼过滤和深层过滤两类。
间为t
t
H ut
若要使直径为的颗粒在气体离开设备之前降到设备底 部，气流的停留时间至少等于颗粒的沉降时间，即
整理后，可得
t
BLH H
Vs
ut
Vs BLut
降尘室的生产能力只取决于降尘室的底面积BL和颗粒 的沉降速度ut，与降尘室的高度无关。因此，降尘室一般 设计成扁平形状，或设置多层水平隔板成多层降尘室。
在重力作用下使颗粒与流体之间发生相对运动而实现
分离的过程称为重力沉降。降尘室工作状况。
（一）球形颗粒沉降速度
颗粒在降尘室内沉降时的受力分析
浮力
重力为 浮力为 阻力为
Fg
6
d
3 p
s
g
Fb
6
d
3 p
g
u2
Fd A 2
阻力
阻力
重力
根据牛顿第二定律，可得 Fg -Fb - Fd = ma 对于小颗粒沉降加速阶段很短，可忽略，认为颗粒始终
第一节 概述
一、非均相物系分离在化工生产中的应用 各处物理性质和化学性质没有差异且无相界面的物系，
称为均相物系。 各处物理性质和化学性质有差异且有稳定相界面的物
系，称为非均相物系。 在非均相物系中，处于分散状态的物质称为分散相
（分散物质）；处于连续状态的物质称为连续相（分散 介质）。
利用分散相与连续相具有不同的物理性质，用机械方 法将其分离的操作称为非均相物系分离。工业上的非均 相分离常用于以下几个方面。
标准型旋风分离器在操作时圆筒内上端中心管外侧会产生 “集尘环”。旁路式旋风分离器设置了由集尘环通至分离器 底部的外通道，使进入分离器的气流分出一小股夹带着大量 尘粒直达器底。这样可减少了集尘环，提高了小粒子的分离 效率。
旋流式旋风分离器是利用高效的二次气流消除了粒子反弹 的影响，使得主气流的方向不发生逆转，且没有标准型旋风 分离器上部的集尘环。缺点是压降较其它型式的高得多。
艾仑公式
ut 1.74
ds g
牛顿公式
（二）降尘室生产能力 设进入降尘室的气体流量为Vs（m3/s）。降尘室高为H
，长为L，宽为B，单位为m。颗粒随气流在降尘室中一 边以速度u在水平方向运动 。同时还有向下的沉降速度ut 。
含尘气体在降尘室中的停留时间为
L BLH
u Vs
位于降尘室最高点直径为 d p的颗粒降至室底所需的时
相互接触、碰撞，使尘粒粘附或凝聚，从而与气体分离的 操作。
1．喷淋式除尘器。 2．鼓泡式除尘器。 3．填料式除尘器 。 4．文丘里除尘器。
第三节 固液分离
一、沉降槽 沉降槽也称增稠器或澄清器，是重力沉降设备，用来提 高悬浮液浓度并同时得到澄清液。当沉降分离的目的主要 是为了得到澄清液时，所用设备称为澄清器；若分离目的 是得到含固体粒子的沉淀物时，所用设备为增稠器。
24
Ret
过渡区（艾仑区）
2<Ret <500
18.5
Re 0.6 t
湍流区（牛顿区）
500<Ret &l沉 降速度计算式为
滞流区
ut
d 2 s g
18
斯托克斯公式
过渡区 湍流区
ut 0.27
d
s
g
Re 0.6 t
（1）回收分散物质； （2）净化分散介质； （3）废气、废液中有害物质的处理，以满足环境保 护的要求。
二、常见非均相物系分离方法
沉降分离、过滤分离、静电分离等操作。
第二节 气-固分离
一、降尘室
沉降是在外力的作用下，利用分散相和连续相之间密
度的差异，使之发生相对运动而实现分离的操作。按所用
外力的不同，将沉降分为重力沉降和离心沉降。
尘分离设备。旋风分离器可分离5~200 m以上直径的尘粒
，但其不适用于分离粘性、湿含量高的粉尘及腐蚀性粉尘 。 （二）旋风分离器结构形式
扩散式旋风分离器是将标准型圆锥体改为上小下大形状。 在集尘箱上侧有一个中心开孔的圆锥形分割屏，可使向下外 旋流改变为向上内旋流的过程阻力减小。分割屏中心的圆孔 可使随尘粒进入集尘箱的气体顺利返回上升的内旋流。同时 在处理粘性粒子时，可避免排尘口堵塞。
是以ut恒速下降，称ut为颗粒的沉降速度或终端速度。 当加速度为零时，得
6
d
3 p
s
g
6
d
3 p
g
d
4
2 p
ut2 2
0
ut
4d p s g
3
--阻力系数
颗粒沉降的阻力系数是颗粒与流体间相对运动时的雷
诺数Ret的函数。
对球形颗粒， 与Ret关系可表示为
滞流区（斯托克斯区） 10-4 <Ret <2
二、旋风分离器 （一）旋风分离器工作原理
旋风分离器是从含尘气体中分离出尘粒的离心沉降设 备。标准型旋风分离器的主要结构见标准旋风分离器。
旋风分离器的工作原理。含尘气体进入旋风分离器后 ，绕筒体中心由上而下作螺旋运动，其中尘粒在惯性离心 力的作用下被抛向容器壁面与气流分离。
旋风分离器的结构简单，价格低廉，没有运动部件， 操作不受温度和压强的限制，为工业生产中广泛采用的除
三、其他常见的气-固分离法 （一）袋滤器 袋滤器是依靠含尘气流通过过滤介质来实现气-固分
离的净化设备。袋滤器可除去1μm以下的尘粒，常用作最 后一级的除尘设备。
袋滤器的型式有多种，含尘气体可由滤袋内向外过滤， 也可以由外向内过滤。脉冲袋滤器结构示意图。
（二）湿法除尘器 湿法除尘是依靠亲水性的尘粒与水、水滴或其他液体
1—固定头 2—滤板 3—滤框 4—滤布 5—压紧装置
(a)非洗涤板 (b)滤框 (c)洗涤板
2．叶滤机
3．转鼓真空过滤机
转动盘 真空过滤机工作过程
固定盘
三、离心分离 （一）旋液分离器 （二）离心机