Jakie są operacje przenoszenia masy?

Operacje transferu masowego są procesami fundamentalnymi w różnych branżach, odgrywanie kluczowej roli w rozdzieleniu, oczyszczanie, i transformujące substancje. Operacje te obejmują ruch masy z jednego miejsca do drugiego, zwykle napędzane gradientami stężenia, różnice ciśnieniowe, lub różnice w temperaturze. Zrozumienie różnych rodzajów operacji przenoszenia masy jest niezbędne do optymalizacji procesów przemysłowych, poprawa jakości produktu, i obniżenie kosztów. Zbadajmy szczegółowo niektóre z najczęstszych operacji przenoszenia masowego.

• Prosta destylacja: Jest to najbardziej podstawowa forma destylacji i jest odpowiednia do oddzielania mieszanin ze znaczącą różnicą w temperaturze wrzenia. Na przykład, Oddzielanie etanolu od wody w niskim - Dowód roztwór alkoholu. W prostej konfiguracji destylacji, Ciekłą mieszaninę ogrzewa się w kolbie destylacji, a para wznosi się w kondensator, gdzie jest chłodzony i przekształcany z powrotem w ciecz.

• Frakcjonowa destylacja: Destylacja frakcyjna służy do oddzielania mieszanin z bliższymi punktami wrzenia. Obejmuje użycie kolumny frakcjonującej, który zapewnia wiele etapów pary - płynny kontakt. Gdy para wznosi się przez kolumnę, wielokrotnie kondensuje i rewizowuje. Każdy etap kondensacji i revaporyzacji wzbogaca parę bardziej lotnym komponentem. Proces ten ma kluczowe znaczenie w rafinacji ropy naftowej, gdzie złożona mieszanina węglowodorów jest podzielona na różne frakcje, takie jak benzyna, diesel, i nafta.

• Destylacja próżniowa: Destylacja próżniowa jest stosowana, gdy składniki mieszaniny mają wysokie tematy wrzenia lub ciepło - wrażliwy. Zmniejszając ciśnienie w układzie destylacji, temperatura wrzenia substancji jest obniżana. Pozwala to na oddzielenie komponentów w niższych temperaturach, Minimalizowanie ryzyka degradacji termicznej. Na przykład, w produkcji pewnego wysokości - molekularny - Polimery wagowe lub o oczyszczaniu ciepła - Niezależne naturalne produkty.

• Absorpcja fizyczna: W absorpcji fizycznej, Absorpcja składnika gazu do cieczy opiera się na rozpuszczalności. Na przykład, Gdy dwutlenek węgla jest usuwany z kominu - Strumień gazowy wykorzystujący wodę jako chłonność, dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie z powodu jego rozpuszczalności w wodzie w danych warunkach temperatury i ciśnienia. Na szybkość absorpcji fizycznej wpływają czynniki takie jak rozpuszczalność gazu w cieczy, powierzchnia kontaktu między fazami gazu i cieczy, oraz ciśnienie częściowe gazu w fazie gazowej.

• Absorpcja chemiczna: Absorpcja chemiczna obejmuje reakcję chemiczną między wchłoniętym składnikiem gazu a gatunkiem reaktywnym w chłanianiu ciekłym. Ta reakcja zwiększa zdolność i szybkość absorpcji. Przykładem jest usunięcie dwutlenku siarki z kominu - Gaz za pomocą aminy - oparty na chłonności. Dwutlenek siarki reaguje z aminą w cieczy, tworzenie związku chemicznego. Wchłanianie chemiczne jest często preferowane w przypadku niskiego - Składniki gazu stężenia lub gdy wymagany jest wysoki stopień wydajności usuwania.

• Płyn - Ekstrakcja cieczy: W cieczy - Ekstrakcja cieczy, Znany również jako ekstrakcja rozpuszczalnika, stosuje się dwie niemiecalne fazy ciekłe. Jedna faza zawiera substancję substancji rozpuszczonej, a drugą fazą jest rozpuszczalnik wydobywający. Na przykład, w ekstrakcji kofeiny z ziarna kawy, stosuje się organiczny rozpuszczalnik, taki jak dichlorometan. Kofeina w kawy - ekstrakt z fasoli (Faza wodna) Rozpuszcza się w dichlorometanie (Faza organiczna) ze względu na wyższą rozpuszczalność w rozpuszczalniku organicznym. Dwie fazy ciekłe są następnie oddzielone, a substancja rozpuszczona można odzyskać z rozpuszczalnika wyodrębniania przez dalsze przetwarzanie, takie jak destylacja.

• Solidny - Ekstrakcja cieczy: Solidny - Ekstrakcja cieczy, nazywany także ługowaniem, służy do wydobywania rozpuszczalnych komponentów z stałego materiału za pomocą rozpuszczalnika ciekłego. W branży wydobywczej, ługowanie służy do wydobywania cennych metali z rud. Na przykład, w ekstrakcji miedzi z rud miedzi, Roztwór kwasu siarkowego stosuje się jako środek wymywania. Kwas reaguje z miedzią - zawierające minerały w rudzie, Rozpuszczenie miedzi, które można następnie oddzielić od stałej reszty.

• Suszenie konwekcyjne: Suszenie konwekcyjne jest najczęstszym rodzajem suszenia. Obejmuje stosowanie gorącego powietrza lub gazu do przenoszenia ciepła do wysuszonego materiału. Ciepło zapewnia energię wymaganą do odparowania wilgoci w materiale, i wilgoć - Laden Air jest następnie usuwane. Na przykład, w suszarce, Materiał jest umieszczony na tace, a gorące powietrze krążyło nad tace. Gorące powietrze pochłania wilgoć z materiału i przenosi ją. Na szybkość suszenia konwekcyjnego wpływają czynniki takie jak temperatura, wilgotność, i prędkość gorącego powietrza, a także powierzchnia i porowatość materiału.

• Skontaktuj się z suszeniem: W kontakcie Suszenie, materiał do wysuszony jest w bezpośrednim kontakcie z podgrzewaną powierzchnią. Ciepło jest przenoszone z powierzchni do materiału, powodując odparowanie wilgoci. Suszarki bębnowe są przykładem kontaktu - Sprzęt do suszenia. Materiał jest rozłożony w cienkiej warstwie na powierzchni obrotowego bębna, który jest podgrzewany od wewnątrz. Gdy bęben się obraca, Materiał wysycha, a wysuszony produkt jest zeskrobany z powierzchni bębna.

• Suszenie próżniowe: Suszenie próżniowe jest stosowane, gdy materiał jest ciepło - wrażliwe lub gdy niski - Wymagana jest zawartość wilgoci. Zmniejszając ciśnienie w komorze suszenia, temperatura wrzenia wody jest obniżona, umożliwiając usunięcie wilgoci w niższej temperaturze. Jest to przydatne w suszeniu farmaceutyków, produkty spożywcze, i ciepło - Niezależne chemikalia.

• Odwrotna osmoza: Odwrotna osmoza jest szeroko stosowaną membraną - proces separacji, szczególnie do oczyszczania wody. Używa pół - przepuszczalna membrana w celu usunięcia rozpuszczonych soli i innych zanieczyszczeń z wody. Pod wysokim ciśnieniem, Cząsteczki wody przechodzą przez błonę, podczas gdy jony i większe cząsteczki są odrzucane. Proces ten jest wykorzystywany w roślinach odsalania do przekształcania wody morskiej w wodę pitną i w produkcji wysokości - Woda czystości dla przemysłu farmaceutycznego i elektronicznego.

• Ultrafiltracja: Ultrafiltracja służy do oddzielenia makrocząsteczek, takie jak białka, Polimery, i koloidy, z rozwiązań. Membrana ma pory określonego zakresu wielkości, zazwyczaj z 0.001 Do 0.1 mikrometry. Mniejsze cząsteczki i rozpuszczalniki mogą przechodzić przez membranę, podczas gdy większe makrocząsteczki są zachowywane. Ultrafiltracja jest stosowana w przemyśle mleczarskim do koncentracji białek mlecznych, w branży biotechnologicznej do oczyszczania białek, oraz w oczyszczaniu ścieków w celu usunięcia zawieszonych ciał stałych i dużych cząsteczek organicznych.

• Membrany separacji gazu: Membrany separacji gazu są używane do oddzielenia różnych składników gazu od mieszanki gazowej. Na przykład, w oddzieleniu wodoru od strumienia gazowego zawierającego wodór i inne gaz, Można użyć membrany, która jest selektywnie przepuszczalna dla wodoru. Cząsteczki wodoru przechodzą przez błonę łatwiej niż inne cząsteczki gazowe, na podstawie różnic w ich rozmiarze, rozpuszczalność, i dyfuzyjność w materiale błony.