Классификация процессов массопередачи.

I. По назначению:

Абсорбция - процесс поглощения компонента из паровой или газовой фазы жидким поглотителем (абсорбентом). Этот процесс представляет собой переход вещества 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, называют десорбцией.

Простая перегонка (дистилляция) и ректификация — разделение жидких гомогенных смесей на компоненты при взаимодействии потоков жидкости и пара, полученного испарением разделяемой смеси. Этот процесс представляет собой переход компонентов из жидкой фазы в паровую и из паровой в жидкую. Процесс ректификации используется для разделения жидких смесей на составляющие их компоненты, получения сверхчистых жидкостей и для других целей.

Экстракция (жидкостная)— извлечение растворенного в одной жидкости вещества другой жидкостью, практически не смешивающейся или частично смешивающейся с первой. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого вещества из одной жидкой фазы в другую. Процесс применяют для извлечения растворенного вещества или группы веществ сравнительно невысоких концентраций.

Адсорбция – процесс поглощения компонента из паровой, газовой либо жидкой фаз твердым пористым поглотителем (адсорбентом). Этот процесс представляет собой переход веществ из газовой, паровой или жидкой фазы в твердую. Адсорбцию применяют для извлечения того или иного вещества (или веществ) достаточно низкой концентрации из их смеси.

Процесс, обратный адсорбции, т.е. выделение сорбированного вещества из твердого поглотителя, называют десорбцией.

Ионный обмен - процесс избирательного извлечения ионов из растворов электролитов. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого вещества из жидкой фазы в твердую. Процесс применяют для извлечения веществ из растворов, в которых эти вещества находятся при низких концентрациях.

Сушка– процесс удаления влаги из твердых материалов с последующим отводом образующихся паров. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в газовую или паровую фазы. Сушку широко применяют в технике для предварительного обезвоживания перерабатываемых веществ или обезвоживания готового продукта.

Растворение и экстрагирование из твердых тел— это процессы перехода твердой фазы в жидкую (растворитель). Извлечение на основе избирательной растворимости какого-либо вещества (или веществ) из твердого пористого материала называют экстракцией из твердого материала или выщелачиванием. Применяют ее для извлечения ценных или токсичных компонентов из твердых материалов.

Кристаллизация - процесс выделения твердой фазы из растворов или расплавов. Этот процесс представляет собой переход вещества из жидкой фазы в твердую. Применяется, в частности, для получения веществ повышенной чистоты.

Выщелачивание - процесс извлечения вещества из твердых тел с помощью избирательных растворителей (экстрагентов).

Мембранные процессы– избирательное извлечение компонентов смеси или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны). Эти процессы представляют собой переход вещества (или веществ) из одной фазы в другую через разделяющую их мембрану. Применяются для разделения газовых и жидких смесей, очистки сточных вод и газовых выбросов.

Рис. 2.1. Классификация массообменных процессов

II. По количеству компонентов, участвующих в процессе:

1. В процессе участвуют три вещества – одно образует первую фазу, другое – вторую фазу, третье вещество является распределяемым между фазами, каждая из фаз содержит распределяемый компонент и инертный компонент-носитель.

2. В процессе участвуют два вещества – в каждой фазе компонент-носитель отсутствует, фазы обмениваются компонентами между собой.

III. По виду границы соприкосновения фаз:

1. С подвижной поверхностью контакта фаз (газ – жидкость, пар – жидкость, жидкость – жидкость).

2. С неподвижной поверхностью контакта фаз (газ – твердое, пар – твердое, жидкость – твердое).

3. Массопередача через полупроницаемые перегородки (мембраны).

Массоотдача - процесс переноса вещества из ядра потока к границе раздела фаз или от границы раздела фаз в ядро потока.

В массообмене участвуют, как минимум, три вещества: одно образует первую фазу G, другое вторую фазу L, а третье представляет распределяемое между ними вещество M (рис. 2.2).

Со временем скорости перехода вещества станут одинаковыми, и наступит состояние равновесия. При этом устанавливается определенная зависимость между концентрациями распределяемого вещества в обеих фазах: любой концентрации Х этого вещества в фазе L соответствует равновесная концентрация его у_Р в фазе G, т.е. у_Р=f(x) .

Разность между фактической и равновесной концентрациями является движущей силой массообменных процессов:

а) движущая сила массообмена через концентрации распределяемого компонента в фазе G: Δу=у-у_Р;

б) движущая сила массообмена через концентрации распределяемого компонента в фазе L: Δх=х-х_Р.

В массообменных процессах (массопередаче) движущая сила может быть рассчитана по одному из двух вариантов а) или б).

Основным параметром, определяющим скорость и направление протекания любого процесса массопередачи, является концентрация вещества.