新型单元操作简介教学课件.ppt

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1、第11章 新型单元操作简介化工单元操作及设备11.1 膜分离一、概述 膜分离过程作为一门新型的高效分离、浓缩、提纯及净化技术，在近年来发展迅速，已在化工、生物、医药、食品、环境保护等领域得到广泛应用。 膜分离所用的膜可以是固相、液相，也可以是气相，而大规模工业应用中多数为固体膜，本节主要介绍固体膜的分离过程。二、膜分离特点及应用 与传统的分离操作相比，膜分离具有以下特点：膜分离是一个高效分离过程，可以实现高纯度的分离；大多数膜分离过程不发生相变化，因此能耗较低；膜分离通常在常温下进行，特别适合处理热敏性物料；膜分离设备本身没有运动的部件，可靠性高，操作、维护都十分方便。 膜分离在工业上的应用日

2、益广泛 三、膜材料及分类 固体分离膜大多数是高分子聚合物膜，近年来又开发了无机材料分离膜。高聚物膜通常是用纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚酯类、含氟高聚物等材料制成。无机分离膜包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛炭膜等。 膜的种类与功能较多，分类方法也较多，但普遍采用的是按膜的形态结构分类，将分离膜分为对称膜和非对称膜两类。 不同类型膜结构示意图四、分离膜的性能 分离膜是膜过程的核心部件，其性能直接影响着分离效果、操作能耗以及设备的大小。分离膜的性能主要包括两个方面，即透过性能与分离性能。 透过性能 能够使被分离的混合物有选择地透过是分离膜的最基本条件。表征膜透过性能的参数是透过速率，是指单位时间

3、、单位膜面积透过组分的通过量，对于水溶液体系，又称透水率或水通量。 膜的透过速率与膜材料的化学特性和分离膜的形态结构有关，且随操作推动力的增加而增大，此参数直接决定分离设备的大小。 分离性能 分离膜必须对被分离混合物中各组分具有选择透过的能力，即具有分离能力，这是膜分离过程得以实现的前提。不同膜分离过程中膜的分离性能有不同的表示方法，如截留率、截留分子量、分离因数等。五、膜分离工艺 在实际生产中，可以通过膜组件的不同配置方式来满足对溶液分离的不同质量要求。 不同的组合有不同的工艺流程。 膜组件的形式多样，每种特点及适应场合不一样六、典型膜分离工艺 1.反渗透2.超滤与微滤 3.应用举例 11.

4、2吸附 一、概述 吸附是利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力，使混合物中的组分彼此分离的单元操作过程。 目前吸附分离广泛应用于化工、医药、环保、冶金和食品等工业部门，如常温空气分离氧氮，酸性气体脱除，从废水中回收有用成分或除去有害成分，糖汁中杂质的去除，石化产品和化工产品的分离等液相分离。 二、吸附分离原理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的组分分离。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等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液体中微量杂质的去除

5、。此外，吸附操作条件比较容易实现。根据吸附剂对吸附质之间吸附力的不同，可以分为物理吸附与化学吸附。 三、吸附剂作为吸附剂一般有如下的性能要求. 有较大的比表面 对吸附质有高的吸附能力和高选择性 较高的强度和耐磨性 颗粒大小均匀 具有良好的化学稳定性、热稳定性以及价廉易得。 容易再生。吸附剂是气体（液体）吸附分离过程得以实现的基础。目前工业上最常用的吸附剂主要有活性炭、硅胶、活性氧化铝、合成沸石（分子筛）等。 四、吸附平衡与吸附速率吸附平衡指在一定条件下，当气体或液体与固体吸附剂接触时，吸附质在两相中的含量不再改变，互呈平衡的状态。吸附平衡关系决定了吸附过程的方向和限度，是吸附过程的基本依据。吸附速率系指单位时间内被吸附的吸附质的量（Kg/s）。吸附过程经过外扩散、内扩散和吸附三个过程，阻力最大的是决定步骤。影响吸附（吸附速率）的因素很多，主要有体系性质（吸附剂、吸附质及其混合物的物理化学性质）、吸附过程的操作条件（温度、压力、两相接触状况）以及两相组成等。 五、典型吸附工艺介绍