新型单元操作简介

u 吸附膜分离超临界体萃取吸附原理及吸附剂吸附原理及吸附剂 吸附原理：吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。例如活性炭与废水相接触，废水中的污染物会从水中转移到活性炭的表面上。吸附剂性能要求u有较大的比表面。u对吸附质有高的吸附能力和选择性。u较高的强度和耐磨性。颗粒大小均匀。u具有良好的化学稳定性。u容易再生。常用吸附剂常用吸附剂u活性炭 多孔结构，以及很大的比表面和非极性表面，为疏水性和亲有机物的吸附剂。u硅胶u活性氧化铝 对水有很强的吸附能力，多用于干燥u合成沸石和天然沸石分子筛 分子级别的筛子，许多的孔道可以很好的筛选物质分子。吸附操作是通过多孔固体物质与某一混吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。作过程。吸附分离操作基本术语1基本术语基本术语2 2吸附质：被吸附到固体表面的组分吸附剂：吸附吸附质的多孔固体吸附：吸附质附着到吸附剂表面的过程（发生在气固或液固非均相界面）解吸:吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程吸附分离操作的分类吸附分离操作的分类1 1u按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附u物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引起的。u相对没有选择性，可吸附多种吸附质u吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当，可在低温下进行）u过程可逆，易解吸u可形成单分子吸附层或多分子吸附层u分子量越大，分子引力越大，吸附量越大2 2化学吸附化学吸附u化学吸附 又称活性吸附。是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大小u如石灰吸附CO2 CaCO3u吸附热大，一般在较高温下进行u易有选择性，单分子层吸附u化学键力大时，吸附不可逆吸附速率吸附速率u吸附平衡u在一定条件下，当气体或液体与固体吸附剂接触时，气体或液体中的吸附质将被吸附剂吸附。吸附剂对吸附质的吸附，包含吸附质分子碰撞到吸附剂表面被截留的过程（吸附）和吸附剂表面截留的吸附质分子脱离吸附质表面的过程解吸。经过足够的时间，吸附质在两相中的含量不再改变，互成平衡，成为吸附平衡。u吸附速率是指单位时间内被吸附的吸附质的量（kg/s）。u吸附过程三个步骤:外扩散，内扩散，吸附质在吸附剂固体内表面上被吸附剂所吸附u影响吸附因素：体系性质（吸附剂、吸附质及混合物的物理化学性质）、吸附操作条件（温度、压力、两相接触状况）及两相组成。吸附吸附脱附操作脱附操作u脱附方法：u变温吸附循环u变压吸附循环u变浓度吸附循环u置换吸附循环适用范围适用范围u吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离。u适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合味的分离，以及气体与液体中微量杂质的去除。工业吸附工艺简介工业吸附工艺简介u气体的净化：工业废气中夹带的各种有机溶剂蒸气是造成大气污染的一个重要原因，通常活性炭和分子筛进行吸附净化。u液体的净化 主要用于石油、溶液的脱色。膜分离技术膜分离技术u膜是一种起分离过滤作用的介质，当溶液或混合气体与膜接触是，在压力、电场或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液不同组分，或混合气体的不同组分被分离，膜分离可以达到分子级的分离。u膜分离法：用天然或人工合成的高分子薄膜为分离介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组份或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，统称为膜分离法膜分离法的优点膜分离法的优点u高效的分离过程。可以做到将相对分子量为几千甚至几百的物质进行分离u低能耗。大多数膜分离过程都不发生相的变化，它不需要使气体液化u接近室温的工作温度。因而膜本身对热过敏物质的处理就具有独特的优势。目前，在食品加工、医药工业、生物技术等领域有其独特的推广应用价值u纯物理过程。不会发生任何的化学变化，更不需要外加任何物质，如助滤剂。化学试剂等u环保。膜分离设备制作材质清洁、环保工作现场清洁卫生，负荷国家产业政策。u应用范围广。膜分离技术对无机物、有机物和生物制品等均可适用。u膜分离装置简单、操作容易、维修费用低、易于自动化工业化应用膜分离过程特性工业化应用膜分离过程特性过程过程分离目的分离目的推动力推动力传递机理传递机理透透 过过 组组分分截留组分截留组分膜类型膜类型电渗析溶液脱小离子、小离子溶质的浓缩、小离子的分级电位差反离子经离子交换膜的迁移小 离 子组分同名离子、大离子和水离子交换膜反渗透溶剂脱溶质压力差溶剂和溶质的选择性扩散水、溶剂溶质、盐（悬浮物、大分子、离子）非对称型模复合膜气体膜分离气体混合物的分离、富集或特殊组分脱除压力差、浓度差气体的选择性扩散渗透易 渗 透的气体难渗透的气体均质膜、多孔膜、非对称性膜超滤溶液脱大分子、大分子溶液脱小分子、大分子的分级压力差微粒及大分子尺度形状的筛分水、溶剂、小分 子 溶解物胶体大分子、细菌等非对称性膜微滤溶液脱粒子压力差颗 粒 尺 度的筛分水、溶剂溶解物悬浮物颗粒多孔膜渗透汽化挥发性液体混合分离分压差、浓度差溶解扩散溶液中易透过组 分（蒸气）溶液中难透过组分（液体）均质膜、复合膜、非对称性膜可用于水处理的压力驱动膜可用于水处理的压力驱动膜u反渗透膜：u截留颗粒直径小于；0.001m(1nm),u能有效截留所有的溶解盐分及分子量大于100的有机物u纳滤膜：u留颗粒直径小于0.001m，能截留有机物质的分子量约为2001000左右，截留溶解性盐类的能力为20%98%之间u超滤膜超临界流体萃取超临界流体萃取u超临界流体萃取是一项新型提取技术，它是利用超临界条件下的气体做萃取剂，从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。超临界条件下的气体，也称为超临界流体，是处于临界温度和临界压力以上以流体形式存在的物质。通常有二氧化碳、氮气、氧化二氮、乙烯、三氟甲烷等。u超临界流体萃取技术特点u具有广泛的适应性u萃取效率高u超临界萃取过程具有萃取和精馏的双重特性，可能分离一些难分离的物质。u分离工艺流程简单。u分离过程有可能在接近室温下完成，特别适用于提取或精制热敏性、易氧化物质u必须在高压下操作，设备及工艺要求高，投资比较大。超临界萃取与萃取比较超临界萃取与萃取比较序序号号超临界流体萃取超临界流体萃取液液液萃取液萃取1挥发性小的物质在流体中选择性溶解而被萃，从而形成超临界流体相溶剂加到要分离的混合物中，形成了两个液相2超临界流体的萃取能力主要与其密度有关，选用适当压力、温度对其进行控制溶剂的萃取能力取决于温度和混合溶剂的组成，与压力的关系不大3在高压（530MPa）下操作，一般在室温下进行，对处理热敏物质有利，因此有望在制药、食品和生物工程制品中得到应用常温、常压下操作4萃取后的溶质和超临界流体间的分离，可用等温下减压或等压下升温两种方法萃取后的液体混合物，通常用蒸馏把溶剂和溶质分开，这对热敏性物质的处理不利5由于物性的优越性，提高了溶质的传质能力传质条件往往不如超临界流体萃取6在大多数情况下，溶质在超临界流体相中的浓度很小，超临界相组成接近纯超临界流体萃出相为液相，溶质浓度可以相当大