分离工程课件第七章 其它分离方法(6)(能源化工方向)

起分离作用的固体膜可以是有机膜、无机膜、生物 膜或复合膜，分离对象可以是液体或气体。
固膜分离技术广泛用于石油、化工、生化、制药、 食品、环保等领域。
7.3.1 膜分பைடு நூலகம்技术的分类
7.3.1 膜分离技术的分类
7.3.5 电渗析简介
1. 电渗析使用的膜
电渗析使用的分离膜为离子交换膜。离子交换膜分阴 离子交换膜和阳离子交换膜，两种膜通常需配套使用。
7.3.5 电渗析简介
2. 电渗析工艺过程
1-料液 2-阴极 3-阳极 4-阴极废水 5-阳极废水 6-稀产品水 7-浓产品水 A-阴极膜 C-阳极膜
7.4 耦合分离技术
基本概念
耦合分离技术是针对一些难分离体系采取 的一类组合分离技术。如前面介绍过的萃取精 馏技术就是萃取和精馏耦合的分离技术。
由于耦合分离技术采用了组合分离技术， 因而具有所组合的分离技术的优势，可突破单 一分离技术选择性分离上存在的不足。
第七章新分离方法
7.1 泡沫吸附分离技术
基本概念
泡沫分离技术就是根据表面吸附原理，籍鼓泡使溶液内的表面活性 物质聚集在气液界面(气泡表面)，上浮至溶液主体上方形成泡沫层， 将泡沫层与液相主体分开，就可达到浓缩表面活性物质和净化液相 主体的目的。
被浓缩在泡沫层的物质可以是表面活性物质，也可以是与表面活 性物质具有亲和能力的其他物质，如金属阳离子、阴离子、蛋白质 、酶、染料、矿物粒子、溶液悬浮物质等。
7.2 液膜分离技术
基本概念
液膜分离技术就是以液膜为分离介质、以浓差为 推动力的液-液萃取与反萃过程结合为一体的分离过 程。
起分离作用的液膜通常为添加了表面活性剂的溶剂 相，液膜两边的被萃相和反萃相通常都是可互溶相。

北京林业大学分离过程课件
第七章 分离方法的选择 7.1 主要分离方法分类 机械分离过程 平衡分离过程 传质分离过程 速率分离过程 能量分离剂的平衡过程：冷凝、蒸发、蒸馏、节流 质量分离剂的平衡过程：吸收、汽提、吸附、离交、萃取 一个以上分离剂的平衡过程：萃取精馏、恒沸精馏 速率控制分离过程：电渗析、膜分离、分子蒸馏 场分离过程：重力场、离心力场、温度场、压力场、电磁场 相平衡分离过程：气液、气固、液固、液液平衡 反应分离过程：反应吸收、化学萃取、离子交换、反应精馏
反胶束萃取 液膜分离 层析分离（分配） 双水相萃取
材料科学与技术学院化学工程系
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速率分离法 气体扩散 渗透汽化 电渗析 反渗透 超滤 微滤 热扩散 电泳 分子蒸馏
材料科学与技术学院化学工程系
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分子蒸馏
（Molecular Distillation）
原理：依靠不同物质分子运动平均自由程的差别
x
i 1
C
i
1(i 1,2,C )
材料科学与技术学院化学工程系
北京林业大学分离过程课件 4、论述多组分分离过程的特点 （1）混合物的热物性数据：为了进行相关单元及整个装 置的物料衡算及热量衡算，必须要有被分离混合物及各个 组分的热物性数据。在多数情况下，纯物质的热物性数据 可以查到，但混合物无现成数据，需要通过纯组分物性数 据进行计算。 （2）实际体系的相平衡常数：对于理想气体、理想溶液 体系的相平衡常数很容易计算，而实际体系相平衡常数的 计算需要用活度系数、逸度系数对理想体系进行修正。 （3）集态的变化：多组分混合物分离时往往伴随着集态 的变化，及出现新的相，需要确定新相的参数包括温度、 压力、气体或液体的流量及组成等。 （4）计算机作为运算工具：由于多组分混合物分离过程 的计算往往需要反复试差、迭代，或需要联立求解非线性 方程组，计算工作量大，需借助计算机程序辅助进行。 材料科学与技术学院化学工程系

一、分子扩散现象与费克定律
2.费克(Fick)定律 描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
dcA J A DAB dz
及
J B DBA
dcB dz
kmol/(m2·s
)
费克第 一定律
DAB —组分A在组分B中的扩散系数，m2/s DBA —组分B在组分A中的扩散系数，m2/s
一、分子扩散现象与费克定律
混合物的总质量分数
i 1
wi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
nA xA n
xi 1
N
液相
nA yA n
气相
混合物的总摩尔分数
i 1
i 1
yi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
质量分数与摩尔分数的关系 由质量分数 求摩尔分数
xA
wA / M A
～
NA
～ 总体流动影响
p总 / pBM 1 N A J A 无总体流动
三、液体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散 参照气体中的等分子反方向扩散过程，可写出
NA
DAB z
(cA1 cA2 )
z z2 z1
—组分A在溶剂B中的扩散系数，m2/s DAB
三、液体中的稳态分子扩散
xB2 xB1 xB2 ln xB1
停滞组分 B 对数平均物 质的量浓度
xBM
停滞组分 B 对数平均摩 尔分数
四、扩散系数
1.气体中的扩散系数 通常，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以 及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分 的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力 的函数。气体扩散系数可从有关资料中查得，某些 双组分气体混合物的扩散系数列于附录一中。气体 中的扩散系数，其值一般在 1104 ~ 1105 m2/s 范 围内。

将过程所产生的废物最大限度地回收和
循环使用。
产品
原
料
1
1
1
废
物 2
废
物 2
排除
2
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
例：废水
●进料提纯
例：氧化反应采用纯氧
●除去分离过程中加入的附加物质
例：共沸剂、萃取剂
●附加分离与再循环系统
例：分离废物中的有效物，循环使用
●加氢重整后得到：轻油 非芳烃 苯 甲苯 二甲苯 高级芳烃
目的产物为 对二甲苯
● 特点：
邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯
沸点℃ 熔点72
138.351 13.263
● 涉及到分离过程：精馏：4、7、8 萃取：5、6 结晶：10
目的产 物
总 结：
●降低原材料和能源的消耗，提高有效利用率、 回收利用率、循环利用率；
●开发和采用新技术、新工艺、改善生产操作条 件，以控制和消除污染；
●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：
ESA）
改变原溶 液的相对 挥发度
以苯酚作溶 剂由沸点相 近的非芳烃 中分离芳烃 ；以醋酸丁 酯作共沸剂 从稀溶液中 分离醋酸。
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1.2.2 速率分离过程
膜分离 场分离
速率分离:
利用溶液中不同组分在某 种推动力（浓度差、压力差、 温度差、电位差等）作用下， 经过某种介质（半透膜）时 的传质速率（透过率、迁移 率、扩速率）差异而实现分 离。
吸
相态 介： 理： 用：