Основы массопередачи

Диффузионные процессы - это процессы разделения смесей, основанные на переходе вещества из одной фазы в другую через разделяющую их поверхность.

Эти процессы физические, обратимые и химической реакцией не сопровождаются.

К ним относятся абсорбция, ректификация, экстракция, кристаллизация, адсорбция, сушка и мембранное разделение.

Абсорбция - избирательное поглощение газов или паров жидкими поглотителями - абсорбентами. Процесс используется во многих производствах, где из смеси газов необходимо извлечь какой-либо компонент или группу компонентов. В этом процессе имеет место переход вещества или группы веществ из газовой или паровой фазы в жидкую.

Ректификация - разделение жидкой смеси при взаимодействии потоков пара и жидкости, то есть в этом процессе имеет место переход вещества из жидкой фазы в паровую, и наоборот.

Экстракция - извлечение растворенного в одной жидкости вещества или группы веществ другой жидкостью, которая не смешивается или только частично смешивается с первой. В этом процессе имеет место переход вещества из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу.

Кристаллизация - выделение вещества из жидкой фазы в виде твердой фазы (кристаллов). Процесс применяют преимущественно в тех производствах, где требуется получение веществ повышенной чистоты. В этом процессе происходит переход вещества из жидкой фазы в твердую.

Адсорбция - избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкостях веществ твердым поглотителем - адсорбентом, способным поглощать одно или несколько веществ из их смеси. В этом процессе вещества переходят из газовой или жидкой фаз в твердую.

Сушка - удаление влаги из влажных материалов путем ее испарения. Процесс имеет большое значение во многих производствах, где влажные природные вещества до их переработки должны быть предварительно обезвожены или должен быть обезвожен готовый продукт, получающийся в последней стадии производства. В этом процессе имеет место переход влаги из влажного материала в паровую или газовую фазу, причем высушенный материал получают в твердом состоянии.

Мембранное разделение - разделение находящихся в растворах веществ, основанное на способности некоторых тонких пленок (полупроницаемых мембран) пропускать одни вещества и задерживать другие. В этом процессе вещества переходят через полупроницаемую мембрану из исходной жидкости или газа в выделяемую жидкую или газовую фазу.

Массопередачей называют переход веществ из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия.

Равновесие диффузионных процессов

L – первая фаза;

G – вторая фаза;

М – распределяемое вещество;

- относительная концентрация вещества М в первой фазе;

- относительная концентрация вещества М во второй фазе.

Если распределяемое вещество М вначале содержится только в фазе G, то при взаимодействии с фазой L начинается перенос (переход) вещества М из фазы G в фазу L, при этом концентрация у уменьшается, а концентрация х увеличивается. С течением времени скорость прямого переноса снижается, а обратного увеличивается; когда скорости прямого и обратного переноса становятся равными, наступает равновесие (концентрации перестают изменяться после достижения равновесия).