1.11. Механизмы массообменных процессов. Молекулярная диффузия, конвективный перенос. Рабочая линия процесса. Направление массопередачи.
Наибольшее распространение получили следующие массообменные процессы.
- Абсорбция - избирательное поглощение газов или паров жидким поглотителем. Этот процесс представляет собой переход в-ва из газовой (или паровой) фазы в жидкую. Наиболее широко используется для разделения технологических газов и очистки газовых выбросов. Процесс, обратный абсорбции, т.е. выделение растворенного газа из жидкости, наз. десорбцией.
- Перегонка и ректификация-разделение жидких гомогенных смесей на компоненты при взаимодействии потоков жидкости и пара, полученного испарением разделяемой смеси. Этот процесс представляет собой переход компонента из жидкой фазы в паровую и из паровой в жидкую. Процесс ректификации используется для разделения жидких смесей на составляющие их компоненты, получение сверхчистых жидкостей и для др. целей.
- Экстракция (жидкостная) – извлечение растворенного в одной жидкости в-ва другой жидкостью, практически не смешивающейся с первой. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого в-ва из одной жидкой фазы в другую . Процесс применяют для извлечения раст-го в-ва или группы в-в сравнительно невысоких концентраций.
- Адсорбция – избирательное поглощение газов, паров или раст-ых в жидкости в-в твердым поглотителем, способным поглощать одно или несколько в-в из смеси. Этот процесс представляет собой переход в-в из газовой, паровой или жидкой в твердую. Применяют для извлечения того или иного в-ва (или в-в) достаточно низкой концентрации из их смеси.
- Ионный обмен – избирательное извлечение ионов из р-ов электролитов. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого в-ва из жидкой фазы в твердую. Применяют для извлечения в-в из р-ов, в которых эти в-ва находятся при низких концентрациях.
- Сушка – удаление влаги из твердых влажных материалов, в основном путем ее испарения. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в газовую или паровую фазы. Сушку широко применяют в технике для предварительного обезвоживания перерабатываемых в-в или обезвоживания готового продукта.
- Кристаллизация – выделение твердой фазы в виде кристаллов из р-ов или расплавов. Этот процесс представляет собой переход в-ва из жидкой фазы в твердую. Применяется, в частности, для получения в-в повышенной чистоты.
- Мембранные процессы – избирательное извлечение комп. Смеси или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки- мембраны. Эти процессы представляют собой переход в-ва (или в-в) из одной фазы в другую ч/з разделяющую их мембрану. Применяется для разделения газовых и жидких смесей, очистки сточных вод и газовых выбросов.
Молекулярная диффузия.
Молекулярной диффузией называется перенос распределяемого в-ва, обусловленный беспорядочным движением самих молекул. Молекулярная диффузия описывается первым законом Фика, согласно которому кол-во в-ва dМ продиффундировавшего за время dt ч/з элементарную поверхность dF (нормальную к направлению диффузии) пропорционально градиенту концентрации
dn/dn этого в-ва:
dМ = - DdFdtdc/dn (1)
или
M = - DFtdc/dn (2).
Коэффициент пропорциональности D в выражении закона Фика называется коэффициентом молекулярной диффузии, или просто коэффициентом диффузии. Знак минус перед правой частью первого закона Фика указывает на то, что молекулярная диффузия всегда протекает в направлении уменьшения концентрации распределяемого компонента.
