化工原理chap13_1

1、浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程1幻灯片1目录13.1 吸附吸附浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程2 化工生产过程与分离过程是分不开的，除前面介绍的机化工生产过程与分离过程是分不开的，除前面介绍的机械分离、蒸发、吸收、精馏、萃取、干燥等分离过程外，还械分离、蒸发、吸收、精馏、萃取、干燥等分离过程外，还有许许多多其他分离过程。有许许多多其他分离过程。 这些分离过程都是在分离装置中，对原料施加这些分离过程都是在分离装置中，对原料施加能量能量或或分离剂分离剂（在利用化学能时使用），对混合物各组分所持有（在利用化学能时使用），对混合物各组分所持有的的性质差性质差产生作用，

2、使分离得以进行，产生两个以上的产产生作用，使分离得以进行，产生两个以上的产品。品。分离装置分离装置原料物流原料物流（一个或数个）（一个或数个）能量或分离剂能量或分离剂两个以上的产品物流两个以上的产品物流（浓度不同）（浓度不同）第十三章第十三章 其它分离过程其它分离过程浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程3可被可被利用利用于分于分离的离的性质性质物理化学生物学力学性质密度、摩擦因数、表面张力、尺寸、质量等密度、摩擦因数、表面张力、尺寸、质量等热力学性质熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、溶解度、分配系数、吸附等溶解度、分配系数、吸附等电、磁性质电导

3、率、介电常数、迁移率、电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率等电荷、淌度、磁化率等输送性质扩散系数、分子飞行速度扩散系数、分子飞行速度反应速度性质反应速度常数反应速度常数热力学性质反应平衡常数、化学吸附平衡常数、反应平衡常数、化学吸附平衡常数、离解常数、电离电位离解常数、电离电位生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程4分离方法分离方法输入能量或分离剂，使原混合物系形成新的相界面的方法：输入能量或分离剂，强化特殊梯度场的方法：输入能量或分离剂，促进反应的方法：浙江大学本科生课程化工原理

4、第十三章 其他分离过程5平衡分离过程平衡分离过程 第第1相相第第2相相 气相气相 SCF相相 液相液相 固相固相 气相气相 气气 提提 脱吸脱吸 蒸发蒸发 升华升华 蒸馏蒸馏 干燥干燥 SCF相相 SCF萃取萃取SCF萃取萃取 液相液相 吸收吸收 蒸馏蒸馏 SCF吸收吸收 萃取萃取浸取浸取带域熔融带域熔融 固相固相 吸附吸附 凝华凝华 SCF吸附吸附 结晶结晶 吸附吸附 -以从第以从第1相移向第相移向第2相为主的平衡分离操作示例相为主的平衡分离操作示例浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程6速度差分离过程速度差分离过程 能量类别能量类别 场场 热能热能 化学能化学能（浓度差）（浓度差

5、） 机械能机械能 电能电能 压力、重力、离心力梯度压力、重力、离心力梯度均均匀匀空空间间 真空真空分子蒸馏分子蒸馏分离扩散分离扩散 沉降沉降 浮选浮选质谱质谱电集尘电集尘电泳电泳磁力分离磁力分离 气相气相 液相液相 热扩散热扩散非非均均匀匀空空间间多多孔孔滤滤材材 气体扩散气体扩散过滤集尘过滤集尘过滤（重力过滤过滤（重力过滤 离心过滤）离心过滤）（包括超滤、微滤）（包括超滤、微滤）膜膜渗透汽化渗透汽化透析透析气体透过气体透过反渗透反渗透电泳电泳电渗析电渗析超速离心超速离心旋风分离旋风分离旋液分离旋液分离气相气相液相液相凝胶相凝胶相固相固相浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程7无反应

6、体无反应体反应体反应体电化学反应电化学反应湿式精炼湿式精炼再生型再生型一次型一次型生物体生物体可逆的或平可逆的或平衡交换反应衡交换反应不可逆反不可逆反应分离应分离-离子交换、螯合交换反应、离子交换、螯合交换反应、 反应萃取、反应吸收反应萃取、反应吸收-反应吸收、反应晶析、中和反应吸收、反应晶析、中和 沉淀、氧化、还原（化学解吸）沉淀、氧化、还原（化学解吸）活性污泥活性污泥反应分离过程反应分离过程浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程813.1 吸吸 附附 一、一、 概概 述述 多孔性固体表面的分子或原子多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余因受力不均而具有剩余的表面能，的表面

7、能，当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上些不平衡力的作用就会停留在固体表面上，这种现象称为，这种现象称为吸附。吸附。什么是吸附？什么是吸附？浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程9吸附剂吸附剂-有吸有吸附作用的附作用的物质物质活性炭活性炭磺化煤磺化煤 焦炭焦炭 木炭木炭 白土白土 炉渣炉渣吸附质吸附质-被吸附被吸附的物质的物质大孔径大孔径吸附树吸附树脂脂13.1 吸吸 附附 吸附剂和吸附质：吸附剂和吸附质：离子交换树脂离子交换树脂浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程10按照吸附作用力按照吸附作

8、用力性质的不同分性质的不同分物理物理吸附吸附化学化学吸附吸附离子离子交换交换吸附吸附13.1 吸吸 附附 吸附的分类：吸附的分类：吸附力吸附力：范德华力：范德华力特点特点：被吸附的分子不是附着在吸：被吸附的分子不是附着在吸附剂表面的特定位置上，而是稍能附剂表面的特定位置上，而是稍能在介质表面上作自由移动，常常为在介质表面上作自由移动，常常为多层吸附。多层吸附。吸附力吸附力：化学键力：化学键力特点特点：需要在较高温度下进行，：需要在较高温度下进行，选择性较强，为单分子层吸附。选择性较强，为单分子层吸附。吸附力吸附力：静电力。：静电力。特点特点：每吸附一个吸附质的离子，：每吸附一个吸附质的离子，同

9、时吸附剂放出一个等当量的离子，同时吸附剂放出一个等当量的离子，离子带电荷越多，它在吸附剂表面离子带电荷越多，它在吸附剂表面吸附力越强。吸附力越强。浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程11按照吸附条件的按照吸附条件的不同分不同分变温变温吸附吸附变压变压吸附吸附变浓变浓度吸度吸附附13.1 吸吸 附附 吸附的分类：吸附的分类：浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程12吸 附 分 离应 用 范 围气体和液体的深度干燥食 品 、 药 品和 有 机 石 油产 品 的 脱 色 、除 臭有机烷烃和芳烃的分离和精制气体的分离和精制从废水或废气中除去有害的物质。13.1 吸吸 附附 浙江大

10、学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程1313.1 吸吸 附附 二、吸附平衡二、吸附平衡 pTfqe, 吸吸附附剂剂吸吸附附质质平平衡衡吸吸附附量量kgkgqe/质等有关。质等有关。吸附质性质、吸附剂性吸附质性质、吸附剂性与温度、吸附质浓度、与温度、吸附质浓度、较复杂较复杂,1、单组分气相在固体上的吸附平衡、单组分气相在固体上的吸附平衡2、液相在固体上的吸附：、液相在固体上的吸附： T为常数（低浓吸附） pfqe -吸附等温线浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程14 eemeeemeyayqaqappaqqLangmuir 111液液相相吸吸附附：气气相相吸吸附附：等等温温式式

11、附附质质的的吸吸附附量量表表面面上上吸吸满满单单分分子子层层吸吸吸附系数吸附系数气相平衡分压气相平衡分压液相平衡浓度液相平衡浓度分分子子层层吸吸附附分分子子间间无无相相互互作作用用的的单单3、等温吸附方程（半经验方程）、等温吸附方程（半经验方程）浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程15 neeneeykqkpqFreundlich112 液相：液相：气相：气相：等温式等温式吸附系数吸附系数与与温温度度有有关关的的常常数数适适用用于于低低浓浓度度吸吸附附 3、等温吸附方程（半经验方程）、等温吸附方程（半经验方程）浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程16三、吸附设备三、吸附设备接触式吸附接触式吸附固定床吸附固定床吸附移动床吸附移动床吸附流化床吸附流化床吸附.浙江大学本科生课程化工原理第十三章 其他分离过程17接触式吸附接触式吸附吸附槽过滤机 属于分级接触式间歇操作 适用于处理液态溶液单级吸附单级吸附多级错流吸附多级错流吸附多级逆流吸附多级逆流吸附计算方法类似于萃取计算方法类似于萃取接触式吸附接触式吸附固定床吸附固定床吸附移动床吸附移动床吸附流化床吸附流化床吸