混合物种类及特性

颗粒体系是由不同粒度的颗粒组成，通常用颗粒粒 颗粒体系是由不同粒度的颗粒组成， 度集中趋势来量度与表示。众值、中值与平均值。 集中趋势来量度与表示 众值、中值与平均值。 来量度与表示。
分离工程
分离工程
分离工程
颗粒粒度分析的方法很多，选择时要考虑以下因素： 颗粒粒度分析的方法很多，选择时要考虑以下因素： 粒度范围；悬浮液特性；所要求的当量直径类型；表示粒 粒度范围；悬浮液特性；所要求的当量直径类型； 度的方法；可采得样品量；所需分布点数；所要分析样品 度的方法；可采得样品量；所需分布点数； 的个数等。 的个数等。 有时，由于连续监测与控制、试验过程自动检测及某 有时，由于连续监测与控制、 些特殊原因，需要对粒度进行在线分析。 些特殊原因，需要对粒度进行在线分析。 粒度的在线分析主要可分为线扫描法和场扫描法。也 粒度的在线分析主要可分为线扫描法和场扫描法。 有人提出了利用旋流器的分离性能来检测产品中颗粒粒度 的变化情况。 的变化情况。
分离工程
2.3 混合物的一般性质 混合物的性质包括混合物内相或组分的性质及混合 体系的总体性质，如下表所示。 体系的总体性质，如下表所示。
分离工程
上页表所列的非均相混合物 上页表所列的非均相混合物的特性统称为非均相混合 非均相混合物的特性统称为非均相混合 物的一次特性 物的一次特性。 一次特性。 它们决定了颗粒的润湿性、与水的作用、吸水性、 它们决定了颗粒的润湿性、与水的作用、吸水性、悬 浮系统的沉降特性、流化特性、颗粒的床层特性或滤饼层 浮系统的沉降特性、流化特性、 的渗透性及滤饼的比阻等。这些称为悬浮系统的二次特性 二次特性， 的渗透性及滤饼的比阻等。这些称为悬浮系统的二次特性， 是工程设计直接关心而且可靠的参数。 是工程设计直接关心而且可靠的参数。 工程上希望能直接得到悬浮系统的二次特性。 工程上希望能直接得到悬浮系统的二次特性。但当悬 浮系统的某个因素起了变化， 浮系统的某个因素起了变化，则这个二次特性必须重新测 定。 人们希望能找到二次特性与一次特性之间的关系 人们希望能找到二次特性与一次特性之间的关系，从 二次特性与一次特性之间的关系， 而根据一次特性来预测或计算二次特性。 而根据一次特性来预测或计算二次特性。
分离工程
对于任何粉末或颗粒产品，通常并不是所有产品都 对于任何粉末或颗粒产品， 是一样大的，而是存在粒度度分布。通常用粒度分布函 是一样大的，而是存在粒度度分布。 数（可用个数、长度及表面积及质量等）表示。正态分 可用个数、长度及表面积及质量等）表示。 布、对数正态分布等。 对数正态分布等。
分离工程
分离工程
广义地讲， 广义地讲，均相混合物和非均相混合物的分类是根据 分散相颗粒的粒度大小而定的 一般的分法如图所示。 分散相颗粒的粒度大小 而定的 。 一般的分法如图所示 。 而定的。 非均相混合物中的粒子为粗粒子， 非均相混合物中的粒子为粗粒子 ，均相混合物中的粒子 为离子或分子。在均相混合物和非均相混合物之间， 为离子或分子 。在均相混合物和非均相混合物之间 ， 有 一 个 过 渡性 混 合 物 ， 即 胶 体 。 胶 体 粒子 的 大 小为 1 ～ 100nm 。 100nm。胶体可以认为是分散相为微细颗粒的非均相混 合物。 合物。
分离工程
物质互相溶解后形成的混合物称为均相混合物 物质互相溶解后形成的混合物称为 均相混合物 。 均相混合物。 均相混合物由溶质和溶剂组成。 气体混合物中， 均相混合物由溶质和溶剂组成 。 气体混合物中 ， 虽 然可能有密度差， 但由于良好的扩散性， 然可能有密度差 ， 但由于良好的扩散性 ， 会均匀混 合而形成均相混合物。 合而形成均相混合物。 由互不相溶的物质组成的或物质以不同的形态 非均相混合物。 或相形成的混合物称为非均相混合物 因此， 或相形成的混合物称为 非均相混合物 。 因此 ， 非均 相混合物有分散相和连续相， 相混合物有分散相和连续相 ， 即分散质和分散介质 组成。 组成。
分离工程
颗粒的形状变化很大，大部分颗粒的形状不是规则 颗粒的形状变化很大， 当量直径表示 的。这些颗粒的粒度可以用当量直径表示。常用的当量 这些颗粒的粒度可以用当量直径表示。 直径有当量球径、当量圆径和统计学粒径。 直径有当量球径、当量圆径和统计学粒径。 当量直径，与颗粒具有相同性质（体积、 当量直径，与颗粒具有相同性质（体积、表面积或 沉降速度）的球的直径；当量圆径，与颗粒的投影轮廓 沉降速度）的球的直径；当量圆径， 具有相同性质（投影面积、轮廓周长等）的圆径；统计 具有相同性质（投影面积、轮廓周长等）的圆径； 学直径，通过显微镜测量得到的某一方向的线度尺寸。 学直径，通过显微镜测量得到的某一方向的线度尺寸。 不同的测量方法得到不同的粒度， 不同的测量方法得到不同的粒度，不同的过程也需 要不同量度性质的粒度。 要不同量度性质的粒度。
分离工程
球形系数反映颗粒与球形的差别，其定义为: 球形系数反映颗粒与球形的差别，其定义为:
φ = Sb ,V S g ,V
式中, 式中, S b ,V :与颗粒具有相同体积的球体的表面积； :与颗粒具有相同体积的球体的表面积 与颗粒具有相同体积的球体的表面积； 实际颗粒的表面积。 S g ,V :实际颗粒的表面积。 由于实际颗粒的表面积难以准确测定，故常用下式来 由于实际颗粒的表面积难以准确测定， 定义: 定义:
分离工程
2.1混合物的分类 2.1混合物的分类 混合物主要来源于三个方面。 混合物主要来源于三个方面。 ①天然物质 如水、空气、动植物体、矿物等。 如水、空气、动植物体、矿物等。
水和空气的污染正是热力学第二定律的一个明显例证， 水和空气的污染正是热力学第二定律的一个明显例证， 即自发过程都是混合过程。由于水有多种用途，于是水 即自发过程都是混合过程。由于水有多种用途， 中就会带有许多不需要的物质而被污染。同样， 中就会带有许多不需要的物质而被污染。同样，空气也 会由于有毒气体、烟尘的排放而受到污染。 会由于有毒气体、烟尘的排放而受到污染。 ②化学反应产物 包括所要求的产品、副产品和 包括所要求的产品、
同一颗粒系统， 同一颗粒系统，粗粒级的球形系数往往与细粒级的 不同。一般来说，颗粒越细，球形系数越大。 不同。一般来说，颗粒越细，球形系数越大。
分离工程
（2）颗粒粒度 在非均相混合物特性中，颗粒粒度是人们最关心的。 在非均相混合物特性中，颗粒粒度是人们最关心的。 颗粒的粒度关系到悬浮系统的状态 可以作为选择分 颗粒的粒度关系到悬浮系统的状态，可以作为选择分 悬浮系统的状态， 离技术的指南。例如：一般大气飘尘的粒度小于10µm， 离技术的指南。例如：一般大气飘尘的粒度小于10µm， 降尘的粒度大于10µm；固液系统中，粒度大于5 µm， 降尘的粒度大于10µm；固液系统中，粒度大于5 µm，可 用沉降槽，否则用离心沉降或过滤等。可通过粒度预测滤 用沉降槽，否则用离心沉降或过滤等。 饼层的渗透性或比阻，也可以了解纸张涂层特性、颜料覆 饼层的渗透性或比阻，也可以了解纸张涂层特性、 盖能力、水泥凝固时间、药物活性等。 盖能力、水泥凝固时间、药物活性等。 在这里，介绍粒度的定义（表示方法）、粒度分布、 在这里，介绍粒度的定义（表示方法）、粒度分布、 ）、粒度分布 粒度测量等。 粒度测量等。
分离工程
2.4 非均相混合物的性质 （1）颗粒的形状 颗粒的形状会影响到颗粒 介质系统的粘度 颗粒的形状会影响到颗粒-介质系统的粘度、颗粒的 颗粒的粘度、 沉降、过滤等分离特性，还会影响到颗粒的分散性等。 沉降、过滤等分离特性，还会影响到颗粒的分散性等。 生产实践中，颗粒的形状变化很大，有球形、椭球 生产实践中，颗粒的形状变化很大，有球形、 形、杆形、蝶形、线形等。 杆形、蝶形、线形等。 大部分颗粒的形状是不规则的。反映颗粒形状的主 大部分颗粒的形状是不规则的。 要参数有三种：球形系数、体积形状系数和面积形状系 要参数有三种：球形系数、 数。
分离工程
典型的非均相混合物的种类
分离工程
当分散相粒度小于1μm，大于100nm时 当分散相粒度小于1μm，大于100nm时，混合 1μm 100nm 物称为胶体 胶体。 物称为胶体。 气溶胶( 连续相为气体时的混合物称为气溶胶 如雾、 连续相为气体时的混合物称为气溶胶(如雾、 青烟、高空灰尘等)； 青烟、高空灰尘等) 连续相为液体时的混合物称为液溶胶或溶胶 连续相为液体时的混合物称为液溶胶或溶胶 (如泡沫、乳状液、墨汁等)； 如泡沫、乳状液、墨汁等) 连续相为固体时的混合物称为固溶胶 固溶胶( 连续相为固体时的混合物称为固溶胶(如冰淇 水凝胶、合金等) 淋、水凝胶、合金等)。
混合物的分类
分离工程
2.2非均相混合物的种类 非均相混合物的种类 非均相混合物实际上是一个颗粒／介质的系统或 非均相混合物实际上是一个颗粒／介质的系统或 颗粒 悬浮系统。颗粒为分散相，介质为连续相。 悬浮系统。颗粒为分散相，介质为连续相。 混合物内的相有三种基本状态， 混合物内的相有三种基本状态，即物质的三种基 本存在状态：气体、液体和固体。广义地讲， 本存在状态：气体、液体和固体。广义地讲，颗粒有 三种形态：气体颗粒 气泡、 三种形态：气体颗粒——气泡、液体颗粒 气泡 液体颗粒——液滴和 液滴和 固体颗粒。介质也有气体、液体和固体三种形态。 固体颗粒。介质也有气体、液体和固体三种形态。根 据非均相混合物内相的物质状态和相对密度大小， 据非均相混合物内相的物质状态和相对密度大小，非 均相混合物可能的组成形式如下页表所示。 均相混合物可能的组成形式如下页表所示。
未转化的反应物，可能还有催化剂； 未转化的反应物，可能还有催化剂； ③生物反应物 如发酵液，包括培养基、微生物体、 如发酵液，包括培养基、微生物体、
微生物代谢物(如酒精、柠檬酸等)及其他产物。 微生物代谢物(如酒精、柠檬酸等)及其他产物。
分离工程
根据混合物内组分或相的形态的异同， 根据混合物内组分或相的形态的异同，混合物可 同态混合物和异态混合物。 分为同态混合物和异态混合物 分为同态混合物和异态混合物。同态混合物包括均 相混合物和非均相混合物中的液液和固固混合物。 相混合物和非均相混合物中的液液和固固混合物。 异态混合物包括除液液和固固混合物以外的非均相 混合物。 混合物。 根据混合物内是否有相界面，混合物可分为均 根据混合物内是否有相界面，混合物可分为均 相混合物和非均相混合物两大类。 相混合物和非均相混合物两大类。 两大类