其他非均相物系分离方法
化工原理教案03非均相物系的分离
第三章 非均相物系的分离第一节 概 述一、 化工生产中常遇到的混合物可分为两大类：第一类是均相物系—如混合气体、溶液，特征：物系内各处性质相同，无分界面。
须用吸收、蒸馏等方法分离。
第二类是非均相体系— 1．液态非均相物系固体颗粒与液体构成的悬浮液； 不互溶液体构成的乳浊液；2．气态非均相物系固体颗粒（或液体雾滴）与气体构成的含尘气体（或含雾气体）； 气泡与液体所组成的泡沫液等。
特征：物系内有相间的界面，界面两侧的物性截然不同。
（1）分散相：往往是液滴、雾滴、气泡，固体颗粒，µm 。
（2）连续相：连续相若为气体，则为气相非均相物系。
连续相若为液体，则为液相非均相物系。
二、 非均相物系分离的目的：1）净制参与工艺过程的原料气或原料液。
2）回收母液中的固体成品或半成品。
3）分离生产中的废气和废液中所含的有害物质。
4）回收烟道气中的固体燃料及回收反应气中的固体触媒等。
总之：以满足工艺要求，提高产品质量，改善劳动条件，保护环境，节约能源及提高经济效益。
常用分离方法：1）重力沉降：微粒借本身的重力在介质中沉降而获得分离。
2）离心分离：利用微粒所受离心力的作用将其从介质中分离。
亦称离心沉降。
此法适用于较细的微粒悬浮体系。
3）过滤：使悬浮体系通过过滤介质，将微粒截留在过滤介质上而获得分离。
4）湿法净制：使气相中含有的微粒与水充分接触而将微粒除去。
5）电除尘：使悬浮在气相中的微粒在高压电场内沉降。
本章主要讨论：利用机械方法分离非均相物系，按其涉及的流动方式不同，可大致分为沉降和过滤两种操作方式。
三、 颗粒和流体相对运动时所受到的阻力 流体以一定的速度绕过静止颗粒时或者固体颗粒在静止流体中移动时 流体对颗粒的作用力——ye 力F d22u AF d ρξ= [N]式中，A —颗粒在运动方向上的投影，πd p 2u —相对运动速度ξ—阻力系数， ξ=Φ（Re ）=Φ（d p u ρ/μ）层流区：Re <2， ξ=24/Re ──Stokes 区过渡区：Re=2—500， Re 10=ξ ──Allen 区 湍流区：Re=500--2⨯105， ξ≌0.44 ──Newton 区第二节 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降自由沉降──对于单一颗粒在流体中的沉降或者颗粒群充分地分散、颗粒间互不影响，不致引起相互碰撞的沉降过程。
2023年其他非均相物系分离方法
2023年其他非均相物系分离方法在材料科学领域，非均相物系的分离方法是关键技术之一。
2023年，随着科学技术的发展，新的分离方法将不断涌现。
本文将探讨2023年可能出现的几种非均相物系分离方法。
1. 受控分子组装分离法：随着纳米技术的发展，分子组装已成为一种受到广泛关注的分离方法。
2023年，人们预计会进一步探索利用分子组装为非均相物系实现有效分离的方法。
例如，通过设计合适的组装剂，可以实现对分子的选择性吸附和分离。
这种方法具有高效、可控、可重复性等优点，对于分离杂质和提纯物质具有潜在应用价值。
2. 光敏材料分离法：近年来，光敏材料在能源、环境、医药等领域得到广泛应用。
2023年，预计会出现一种基于光敏材料的非均相物系分离方法。
这种方法基于光敏材料对光反应的敏感性，通过光诱导的分子反应来实现分离。
例如，可以利用光敏材料表面吸附目标分子，在特定的光照条件下，触发光化学反应，使分子脱附从而实现分离。
这种方法具有无需添加外部试剂、易于操作和环境友好等特点，有望在分离技术中得到广泛应用。
3. 磁性纳米颗粒分离法：磁性纳米颗粒具有独特的磁性特性，可在外加磁场的作用下实现对非均相物系的选择性分离。
预计在2023年，磁性纳米颗粒分离法将得到进一步的发展和应用。
例如，可以使用磁性纳米颗粒作为分离材料，在外加磁场的作用下实现对特定分子的吸附和分离。
这种方法具有高选择性、易于回收和可重复使用等优点，在生物医药、环境污染处理等领域具有广泛的应用前景。
4. 电场分离法：电场分离法是利用电场作用对非均相物系进行分离的方法。
2023年，预计会出现更加高效、高精度的电场分离技术。
例如，可以利用微纳米加工技术制备微通道结构，在外加电场的作用下实现对微纳米粒子的分离。
这种方法具有设备简单、操作灵活、处理速度快等优点，可应用于微生物分离、细胞分离等领域。
5. 超声波分离法：超声波在材料科学领域有着广泛的应用。
2023年，超声波分离法有望得到进一步的研究和发展。
非均相分离
1
第三章 非 均 相 分 离
§1 概述
非均相分离的分类
均相物系——传质操作（如蒸馏、吸收、萃取、干燥等）
非均相物系——机械操作（如沉降、过滤等）
1、非均相物系：存在相界面。对悬浮物有分分散相与连续相。
2、常见非均相物系分离操作有：
1）沉降物系置于力场，两相沿受力方向产生相对运动而分离，即沉降。 2）过滤：利用多孔的介质，将颗粒截留于介质上方达到液体与固体分离 3）湿法净制：“洗涤”气体 4）静电除尘：高压直流电场中，带电粒子定向运动，聚集分离。
………………（Ⅳ）牛顿定律
(三)沉降速度计算：
试差步骤：假设流型→采用对应公式计算 u t →校核 Ret 及流型
5
二、重力沉降计算举例
【例3-1】 有一玉米淀粉水悬浮液，温度20℃，淀粉颗粒平均直径为 15μm，淀粉颗粒吸水后的密度为1020kg m3 ，试求颗粒的沉降速度。
解：先假定沉降在层流区进行，故可以用式（Ⅱ）计算:
Pa
12
三、旋风分离计算举例
【例3-4】 某含尘空气中微粒的密度为1500 kg m3，温度70℃，常 压下流量1200 m3 h1。现采用筒体直径400mm的标准旋风分离器
进行除尘，试求能分离出尘粒的最小直径。
解：应用式（Ⅷ）求取 d c ，即：
dc
查图得： B D 0.4 0.1m, Ne 5 44
二、过滤基本方程式
dV P A
Ad r(V Ve)
…………………（Ⅸ）
即为滤饼不可压缩的过滤基本方程式。为过滤过程中任一瞬间的速度 dV ~ V 的关系。
d
15
三、恒压过滤
常见非均相物系的分离
常见非均相物系的分离非均相物系是指由两种或两种以上物质组成的混合物，不同物质之间具有明显的物理和/或化学性质差异。
在很多情况下，需要将非均相物系进行分离，以便单独利用或处理每种物质。
下面是常见的非均相物系分离方法。
1. 溶液蒸馏法溶液蒸馏法是将一个液体从另一个液体中分离出来的一种方法。
它利用了两种液体在不同温度下的沸点差异。
将混合液体加热到其中一种液体的沸点，这种液体汽化，经过冷凝后分离出来。
例如，水和酒精的混合物可以用溶液蒸馏法分离成单独的水和酒精。
2. 磁性分离法磁性分离法是一种利用物质磁性差异进行分离的方法。
这种方法通常适用于含有磁性物质和非磁性物质的混合物。
通过加磁场，磁性物质会被吸附到磁性物质收集器中，而非磁性物质则会保留在原始混合物中。
例如，铁粉可以用磁性分离法从混合物中分离出来。
3. 过滤法过滤法是将一个物质从另一个物质中分离出来的一种方法，适用于固体和液体的混合物。
该方法利用了物质间的粒度差异。
将混合物过滤，固体颗粒被滤出，而液体则通过筛网留在容器中。
例如，沉积在水中的泥土、砂和碎石可以通过过滤法分离。
4. 蒸发结晶法蒸发结晶法是将溶解在溶液中的固体物质分离出来的一种方法。
通过控制温度和压力来使溶液蒸发并结晶，溶解物会被分离出来。
例如，从海水中提取盐分就是利用蒸发结晶法实现的。
5. 萃取法萃取法是一种利用溶剂对混合物进行分离的方法。
尽管在分离混合物时溶剂的选择很重要，但萃取法的基本步骤是将萃取剂与混合物混合，使其中一种物质溶解在萃取剂中，另一种物质留在原混合物中。
例如，从生物体中提取化合物通常需要利用萃取法。
6. 离心法离心法是一种利用离心机对液体混合物进行分离的方法。
该方法依靠液体中不同物质之间的密度差异。
将混合物放入离心机中，并在高速旋转下，物质会向不同方向移动。
例如，从牛奶中分离脂肪可以使用离心法。
7. 气体吸附法气体吸附法是一种将气态物质从混合物中分离出来的方法。
这种方法利用了不同气体之间的吸附性差异。
非均相物系分离实验报告思考题
非均相物系分离实验报告思考题引言在化学实验中，非均相物系分离是一个常见而重要的实验技术。
通过分离物系的不同组分，我们可以获得纯净的物质，进一步进行化学分析和研究。
在本次实验中，我们将探索非均相物系分离的原理、方法及应用，并对实验过程和结果进行讨论和分析。
实验目的1.理解非均相物系分离的基本原理，并能够应用于实际实验；2.掌握几种常见的非均相物系分离方法的原理和操作技巧；3.熟悉非均相物系分离在实际应用中的意义和局限性。
一、非均相物系分离原理1.1 概述非均相物系是指由两种或更多种物质组成的体系，这些物质在物理性质上有明显差异，如沉淀、溶液等。
分离非均相物系的目的是将其中的不同组分分离出来，使得每个组分单独存在，并可单独进行分析和研究。
1.2 常见的非均相物系分离方法1.2.1 过滤过滤是一种常见的物质分离方法，它基于固体颗粒和溶液之间的大小差异。
通过合适的滤纸或滤膜，可以将固体颗粒拦截下来，而溶液则通过滤纸或滤膜进一步处理。
过滤的原理是利用滤料的孔径较小，能够阻止固体颗粒通过，而溶液则可以通过滤料。
根据滤料的孔径大小，可以选择不同精度的过滤，通常有粗过滤、普通过滤和微过滤等。
1.2.2 结晶结晶是一种固-液分离的方法，它利用溶质在溶剂中溶解度的变化，通过控制温度和浓度的变化，使得溶质从溶液中析出形成晶体。
结晶的过程一般分为溶解和结晶两个阶段。
首先，将溶质加入溶剂中，通过加热或搅拌使溶质充分溶解。
然后，通过降温或浓缩溶液，使溶质过饱和而结晶出来。
1.2.3 蒸馏蒸馏是一种液体分离的方法，它基于液体组分之间的沸点差异。
通过加热混合溶液，使其中沸点较低的组分先汽化，然后将其冷凝成液体收集。
蒸馏的原理是利用液体组分的沸点差异，通过控制温度和压力，使得沸点较低的组分汽化，然后经过冷凝形成液体。
1.2.4 萃取萃取是一种液液分离的方法，它利用不同溶剂对溶质的亲和性差异，通过溶质在两相间的传递实现分离。
萃取的原理是利用两种溶剂对溶质的不同溶解度，将混合物与适当的溶剂进行搅拌，使得溶质在两相间传递。
常见非均相物系的分离
常见非均相物系的分离
由于非均相物系中分散相和连续相具备不同的物理性质，故工业生产中多采用机械方法对两相进行分离。
其方法是设法造成分散相和连续相之间的相对运动其分离规律遵循流体力学基本规律。
常见有如下几种。
(1)沉降分离沉降分离是利用连续相与分散相的密度差异，借助某机械力
的作用，使颗粒和流体发生相对运动而得以分离。
根据机械力的不同，可分为重力沉降、离心沉降和惯性沉降。
(2)过滤分离过滤分离是利用两相对多孔介质穿透性的差异，在某种推进力的作用下，使非均相物系得以分离。
根据推进力的不同，可分为重力过滤、加压(或真空)过滤和离心过滤。
(3)静电分离静电分离是利用两相带电性的差异，借助于电场的作用，使两相得以分离。
属于此类的操作有电除尘、电除雾等。
(4)湿洗分离湿洗分离是使气固混合物穿过液体、固体颗粒粘附于液体而被分离出来。
工业上常用的此类分离设备有泡沫除尘器、湍球塔、文氏管洗涤器等。
此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
音波除尘法是利用音波使含尘气流产生振动，细小的颗粒相互碰撞而团聚变大，再由离心分离等方法加以分离。
热除尘是使含尘气体处于一个温度场(其中存在温度差)中，颗粒在热致迁移力的作用下从高温处迁移至低温处而被分离。
在实验室内，应用此原理已制成热沉降器来采样分析，但尚未运用到工业生产中。
非均相物系的分离
实验数据处理
采用Δ/Δq代替d/dq，在过滤面积一定时，记录 下时间和累计的滤液量V，并由此计算一系列q值，
饼则被压紧，使单位厚度滤饼的流动阻力增大，此类滤饼称 为可压缩滤饼。
助滤剂：对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行，可以将
质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入悬浮液或 预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使得滤液畅流，该种 颗粒状物质就称为助滤剂。
助滤剂的基本要求：
1、能形成多孔饼层的刚性颗粒，使滤饼有良好的渗透性及 较低的流体阻力。 2、具有化学稳定性。
k
1
r'v
r'rp1s
5a2(1)2
r
3
七、过滤常数的测定
测定时采用恒压试验，恒压过滤方程为：
(q+qe )2=K (+e ) d/dt
微分上式得 2(q+qe )dq=Kd
d
dq
2 q K
2 Kqe
2qe/K
q
上式表明：d/dq与q成直线关系，直线斜率为2/K，截距为2qe/K
➢由斜率=2/K，求出K; ➢由截距=2qe/K ，求出qe； ➢由q2+2qqe=K， =0，q=0，求出e= qe2/K。
➢ 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本 身，而非过滤介质。
架桥现象
注意：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使“架桥现象”能够
过发生。
饼层过滤适于处理固体含量较高的悬浮液。
2.2 深层过滤(deep bed filtration)：深床过滤
➢特点：颗粒(粒子)沉积于介质内部。
➢过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
➢比阻反映了颗粒特性(形状、尺寸及床层空隙率)对滤液流 动的影响；
其他非均相物系分离方法
其他非均相物系分离方法非均相物系分离方法是指一种将混合物中的组分分离开来的方法，其中混合物的组分一般无法通过物理或化学性质的差异来实现分离。
以下是一些常见的非均相物系分离方法：1. 沉淀法沉淀法是通过添加一种特定的药剂，使混合物中的某些组分产生沉淀，从而实现分离。
常见的沉淀法包括乙酸纤维素沉淀法、硫酸亚铁沉淀法等。
2. 萃取法萃取法是利用溶液中不同溶剂的亲和度差异，将混合物中的组分分离出来。
常见的萃取法有液-液萃取法、固-液萃取法等。
3. 蒸馏法蒸馏法是通过控制混合物中各组分的沸点差异，将其分离出来。
常见的蒸馏法有常压蒸馏法、减压蒸馏法等。
4. 结晶法结晶法是通过控制混合物中不同组分的溶解度，使一部分组分结晶出来，从而实现分离。
常见的结晶法有溶剂结晶法、冷却结晶法等。
5. 绝热升华法绝热升华法是利用混合物中某些组分的升华性质，通过加热使其升华出来，从而实现分离。
常见的绝热升华法有淋滤干燥法、干燥剂吸附法等。
6. 离心法离心法是利用混合物中各组分的密度差异，通过离心操作使其分离出来。
常见的离心法有常规离心法、密度梯度离心法等。
7. 色谱法色谱法是利用混合物中各组分在固定相和流动相之间的分配系数差异，通过在固定相上移动的速度差异来实现分离。
常见的色谱法有气相色谱法、液相色谱法等。
8. 电泳法电泳法是利用混合物中各组分在电场下的迁移速度差异，通过在带电介质中的迁移来实现分离。
常见的电泳法有毛细管电泳法、凝胶电泳法等。
总结起来，非均相物系分离方法包括沉淀法、萃取法、蒸馏法、结晶法、绝热升华法、离心法、色谱法和电泳法等。
每种方法在不同的实际应用场景中都有其独特的优势和适用性，通过合理选择和组合这些方法，可以实现对混合物中组分的有效分离和提纯。
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其他非均相物系分离方法
非均相物系分离方法是物理化学中常用的分离技术，用于分离混合物中的各个组分。
除了常见的沉淀、过滤、蒸馏等方法外，还有许多其他非均相物系分离方法，本文将重点介绍一些常见的非均相物系分离方法。
1. 吸附分离法
吸附分离法是利用吸附剂对混合物中的某些组分具有选择性吸附的特性进行分离的方法。
常见的吸附剂有活性炭、硅胶、膨润土等。
该方法适用于分离液体和气体中的溶质，通过控制吸附剂的选择和条件，可以实现不同组分的分离。
2. 萃取分离法
萃取分离法是利用溶液中各组分在两种互不溶解的溶剂中的溶解度差异进行分离的方法。
通常，一种溶剂被称为萃取剂，用于选择性地溶解混合物中的某个组分。
常见的萃取剂有乙酸乙酯、苯、四氯化碳等。
萃取分离法广泛应用于有机合成、环境监测等领域。
3. 离心分离法
离心分离法是利用离心力将混合物中的不同组分分离的方法。
由于不同组分的密度、尺寸等特性不同，它们在离心力的作用下会产生不同的沉降速度，从而实现分离。
离心分离法广泛应用于生物化学、生命科学等领域，可以分离细胞、细胞器、蛋白质等。
4. 气相色谱（GC）
气相色谱是一种基于物质在固定相与流动相间分配平衡的方法，通过分离和定量混合物中的不同组分。
在气相色谱中，混合物中的组分首先通过装有吸附剂的柱子，然后通过加热柱子使组分逐个挥发，最后被流动相带出，通过检测器进行检测和定量。
气相色谱广泛应用于分析化学、环境检测、食品安全等领域。
5. 气液色谱（GLC）
气液色谱是利用不同组分在液态固定相和气相间分配平衡的方法进行分离的。
在气液色谱中，混合物首先通过液态固定相，然后通过加热使其逐个挥发，最后被气相带出，通过检测器进行检测和定量。
气液色谱广泛应用于分析化学、食品安全、医药生物等领域。
6. 膜分离法
膜分离法是利用特殊的分离膜对混合物中的组分进行分离的方法。
根据分离机理和应用需求的不同，膜分离可以分为微滤、超滤、纳滤、逆渗透等。
例如，超滤膜可以通过分子大小的差异来分离溶液中的大分子和小分子。
膜分离法广泛应用于生物工程、环境工程、饮用水处理等领域。
这些非均相物系分离方法都具有各自的特点和适用范围，可以根据不同的实际需求选择适当的方法，在化学实验、工业生产和环境监测中起到重要作用。