均相混合物分离机理

问题描述

精选答案

按物理化学原理，工业常用的传质分离操作可分为平衡分离过程和速率分离过程两大类：

平衡分离过程

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。

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：

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。

速率分离过程

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。

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。