浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 1/20
幻灯片 1目录
§ 13.1 概述
§ 13.2 吸附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 2/20
常规分离技术,机械分离、蒸发、吸收、精馏、萃取、干燥、吸附、结晶等新型分离技术,超临界萃取、液膜萃取、双水相萃取、色谱分离技术，
反渗透、超过滤、气体分离，
膜分离、膜蒸馏、泡沫分离等。
这些分离过程都是在分离装置中，对原料施加 能量 或 分离剂 （在利用化学能时使用），对混合物各组分所持有的 性质差 产生作用，
使分离得以进行，产生两个以上的产品。
分离装置原料物流
（一个或数个）
能量或分离剂两个以上的产品物流（浓度不同）
第十三章 其它分离过程
§ 13.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 3/20
可被利用于分离的性质
物理化学生物学
力学性质 密度、摩擦因数、表面张力、尺寸、质量等如重力沉降、过滤热力学性质 熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、溶解度、分配系数、吸附等如蒸发、蒸馏、吸收、萃取、吸附等。
电、磁性质 电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率等如电除尘、电解、电渗析输送性质 扩散系数、分子飞行速度如渗析
反应速度性质 反应速度常数热力学性质 反应平衡常数、化学吸附平衡常数、
离解常数、电离电位生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 4/20
分离方法输入能量或分离剂，
使原混合物系形成新的相界面的方法：
平衡分离过程输入能量或分离剂，
强化特殊梯度场的方法：
速率控制分离过程输入能量或分离剂，促进反应的方法,反应分离过程分离过程分类浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 5/20
平衡分离过程第 1相第 2相 气相
SCF相
（超临界流体） 液相 固相气相
气 提 脱吸蒸发 升华蒸馏 干燥
SCF相 SCF萃取 SCF萃取液相 吸收蒸馏 SCF吸收 萃取 浸取带域熔融固相 吸附凝华 SCF吸附 结晶吸附?
----以从第 1相移向第 2相为主的平衡分离操作示例浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 6/20
速率控制分离过程能量类别场 热能化学能
（浓度差）
机械能电能压力、重力、离心力梯度均匀空间真空 分子蒸馏分离扩散 沉降浮选质谱电集尘电泳磁力分离气相液相 热扩散非均匀空间多孔滤材气体扩散过滤集尘过滤（重力过滤 离心过滤）
（包括超滤、微滤）
膜 渗透汽化 透析 气体透过反渗透 电泳电渗析超速离心旋风分离旋液分离
气相液相
凝胶相固相浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 7/20
无反应体反应体电化学反应 湿式精炼
再生型一次型生物体可逆的或平衡交换反应不可逆反应分离
---------离子交换、螯合交换反应、
反应萃取、反应吸收
--------反应吸收、反应晶析、中和沉淀、氧化、还原（化学解吸）
活性污泥反应分离过程浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 8/20
分离方法的选择由混合物组分间的性质差、产品规模、产品纯度和回收率、环保等条件决定。
例如对空气的分离，可以采用深冷蒸馏、吸附法、
膜分离法等多种分离方法。
大规模生产用深冷蒸馏法，中等规模可用膜分离法，小规模可用吸附法。
浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 9/20
§ 13.2 吸 附一,概 述多孔性固体表面的分子或原子 因受力不均而具有剩余的表面能,当流体中的某些物质碰撞固体表面时,受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上,这种现象称为吸附 。
什么是吸附？
浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 10/20
吸附剂 ---
-----有吸附作用的物质活性炭磺化煤焦炭木炭白土炉渣吸附质 ----
--被吸附的物质大孔径吸附树脂吸附剂和吸附质：
离子交换树脂
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 11/20
按照吸附作用力性质的不同分物理吸附化学吸附离子交换吸附吸附的分类,吸附力,范德华力特点,被吸附的分子不是附着在吸附剂表面的特定位置上,而是稍能在介质表面上作自由移动,常常为多层吸附 。
吸附力,化学键力特点,需要在较高温度下进行,
选择性较强,为单分子层吸附 。
吸附力,静电力 。
特点,每吸附一个吸附质的离子,
同时吸附剂放出一个等当量的离子,
离子带电荷越多,它在吸附剂表面吸附力越强 。
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 12/20
按照吸附条件的不同分变温吸附变压吸附变浓度吸附吸附的分类：
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 13/20
吸附分离应用范围气体和液体的深度干燥食品、药品和有机石油产品的脱色、
除臭有机烷烃和芳烃的分离和精制气体的分离和精制从废水或废气中除去有害的物质。
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 14/20
二、吸附平衡
pTfq e,?
吸附剂吸附质平衡吸附量 kgkgq e /
质等有关。吸附质性质、吸附剂性与温度、吸附质浓度、较复杂,
1、单组分气相在固体上的吸附平衡
2、液相在固体上的吸附：
T为常数
（低浓吸附）pfq e? -----吸附等温线
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 15/20
eeme
eeme
yayqaq
appaqq
L a n g m u i r
1
1
1
液相吸附：
气相吸附：
等温式附质的吸附量表面上吸满单分子层吸 吸附系数气相平衡分压液相平衡浓度分子层吸附分子间无相互作用的单
3、等温吸附方程（半经验方程）
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 16/20
n
ee
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ee
ykq
kpq
F r e u n d l i c h
1
1
2
液相：
气相：
等温式吸附系数与温度有关的常数适用于低浓度吸附
3、等温吸附方程（半经验方程）
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 17/20
三、吸附设备接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附
…...
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 18/20
接触式吸附吸附槽 过滤机属于分级接触式间歇操作适用于处理液态溶液单级吸附多级错流吸附多级逆流吸附计算方法类似于萃取接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附吸附剂浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 19/20
固定床吸附吸附制氮属于连续接触式间歇操作可用于处理气相和液相接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 20/20
移动床吸附流体和固体以间歇或连续方式均匀地在吸附器中移动，稳定地输入和输出。
已吸附饱和的吸附剂连续不断地缷出，
同时新鲜的吸附剂连续不断地加入；被处理的物料也连续不断地加入和排出。
接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附循环流体吸附床
Desorbent
Feed
Extract
Raffinate
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§ 13.1 概述
§ 13.2 吸附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 2/20
常规分离技术,机械分离、蒸发、吸收、精馏、萃取、干燥、吸附、结晶等新型分离技术,超临界萃取、液膜萃取、双水相萃取、色谱分离技术，
反渗透、超过滤、气体分离，
膜分离、膜蒸馏、泡沫分离等。
这些分离过程都是在分离装置中，对原料施加 能量 或 分离剂 （在利用化学能时使用），对混合物各组分所持有的 性质差 产生作用，
使分离得以进行，产生两个以上的产品。
分离装置原料物流
（一个或数个）
能量或分离剂两个以上的产品物流（浓度不同）
第十三章 其它分离过程
§ 13.1 概述浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 3/20
可被利用于分离的性质
物理化学生物学
力学性质 密度、摩擦因数、表面张力、尺寸、质量等如重力沉降、过滤热力学性质 熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、溶解度、分配系数、吸附等如蒸发、蒸馏、吸收、萃取、吸附等。
电、磁性质 电导率、介电常数、迁移率、电荷、淌度、磁化率等如电除尘、电解、电渗析输送性质 扩散系数、分子飞行速度如渗析
反应速度性质 反应速度常数热力学性质 反应平衡常数、化学吸附平衡常数、
离解常数、电离电位生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 4/20
分离方法输入能量或分离剂，
使原混合物系形成新的相界面的方法：
平衡分离过程输入能量或分离剂，
强化特殊梯度场的方法：
速率控制分离过程输入能量或分离剂，促进反应的方法,反应分离过程分离过程分类浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 5/20
平衡分离过程第 1相第 2相 气相
SCF相
（超临界流体） 液相 固相气相
气 提 脱吸蒸发 升华蒸馏 干燥
SCF相 SCF萃取 SCF萃取液相 吸收蒸馏 SCF吸收 萃取 浸取带域熔融固相 吸附凝华 SCF吸附 结晶吸附?
----以从第 1相移向第 2相为主的平衡分离操作示例浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 6/20
速率控制分离过程能量类别场 热能化学能
（浓度差）
机械能电能压力、重力、离心力梯度均匀空间真空 分子蒸馏分离扩散 沉降浮选质谱电集尘电泳磁力分离气相液相 热扩散非均匀空间多孔滤材气体扩散过滤集尘过滤（重力过滤 离心过滤）
（包括超滤、微滤）
膜 渗透汽化 透析 气体透过反渗透 电泳电渗析超速离心旋风分离旋液分离
气相液相
凝胶相固相浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 7/20
无反应体反应体电化学反应 湿式精炼
再生型一次型生物体可逆的或平衡交换反应不可逆反应分离
---------离子交换、螯合交换反应、
反应萃取、反应吸收
--------反应吸收、反应晶析、中和沉淀、氧化、还原（化学解吸）
活性污泥反应分离过程浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 8/20
分离方法的选择由混合物组分间的性质差、产品规模、产品纯度和回收率、环保等条件决定。
例如对空气的分离，可以采用深冷蒸馏、吸附法、
膜分离法等多种分离方法。
大规模生产用深冷蒸馏法，中等规模可用膜分离法，小规模可用吸附法。
浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 9/20
§ 13.2 吸 附一,概 述多孔性固体表面的分子或原子 因受力不均而具有剩余的表面能,当流体中的某些物质碰撞固体表面时,受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上,这种现象称为吸附 。
什么是吸附？
浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 10/20
吸附剂 ---
-----有吸附作用的物质活性炭磺化煤焦炭木炭白土炉渣吸附质 ----
--被吸附的物质大孔径吸附树脂吸附剂和吸附质：
离子交换树脂
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 11/20
按照吸附作用力性质的不同分物理吸附化学吸附离子交换吸附吸附的分类,吸附力,范德华力特点,被吸附的分子不是附着在吸附剂表面的特定位置上,而是稍能在介质表面上作自由移动,常常为多层吸附 。
吸附力,化学键力特点,需要在较高温度下进行,
选择性较强,为单分子层吸附 。
吸附力,静电力 。
特点,每吸附一个吸附质的离子,
同时吸附剂放出一个等当量的离子,
离子带电荷越多,它在吸附剂表面吸附力越强 。
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 12/20
按照吸附条件的不同分变温吸附变压吸附变浓度吸附吸附的分类：
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 13/20
吸附分离应用范围气体和液体的深度干燥食品、药品和有机石油产品的脱色、
除臭有机烷烃和芳烃的分离和精制气体的分离和精制从废水或废气中除去有害的物质。
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 14/20
二、吸附平衡
pTfq e,?
吸附剂吸附质平衡吸附量 kgkgq e /
质等有关。吸附质性质、吸附剂性与温度、吸附质浓度、较复杂,
1、单组分气相在固体上的吸附平衡
2、液相在固体上的吸附：
T为常数
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§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 15/20
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液相吸附：
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等温式附质的吸附量表面上吸满单分子层吸 吸附系数气相平衡分压液相平衡浓度分子层吸附分子间无相互作用的单
3、等温吸附方程（半经验方程）
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 16/20
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液相：
气相：
等温式吸附系数与温度有关的常数适用于低浓度吸附
3、等温吸附方程（半经验方程）
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 17/20
三、吸附设备接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附
…...
§ 13.2 吸 附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 18/20
接触式吸附吸附槽 过滤机属于分级接触式间歇操作适用于处理液态溶液单级吸附多级错流吸附多级逆流吸附计算方法类似于萃取接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附吸附剂浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 19/20
固定床吸附吸附制氮属于连续接触式间歇操作可用于处理气相和液相接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附浙江大学本科生课程化工原理 第十三章 其他分离过程 20/20
移动床吸附流体和固体以间歇或连续方式均匀地在吸附器中移动，稳定地输入和输出。
已吸附饱和的吸附剂连续不断地缷出，
同时新鲜的吸附剂连续不断地加入；被处理的物料也连续不断地加入和排出。
接触式吸附固定床吸附移动床吸附流化床吸附循环流体吸附床
Desorbent
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