1 Quá trình truyền khối Định nghĩa – Đường cân bằng pha và đường (nồng độ) làm việc – Ý nghĩa – Tháp mâm và tháp chêm a) Định nghĩa Quá trình truyền vật chất trên qui mô phân tử từ pha này sang pha kh.
1 Quá trình truyền khối: Định nghĩa – Đường cân pha a) b) đường (nồng độ) làm việc – Ý nghĩa – Tháp mâm tháp chêm Định nghĩa - Quá trình truyền vật chất qui mô phân tử từ pha sang pha khác hai pha tiếp xúc trực tiếp với gọi trình truyền khối trình khuếch tán - Động lực trình sai biệt nồng độ làm cho chất khuếch tán di chuyển từ nơi có nồng cao tới nơi có nồng độ thấp - Tiếp xúc pha Truyền nhiệt Truyền khối - Diện tích bề mặt tiếp xúc pha (Interphase Surface Area) Đường cân pha đường (nồng độ) làm việc - Đường cân pha tập hợp điểm mà điểm có tọa độ nồng độ dung chất hai pha trạng thái cân Đường cân pha cụ thể cho trình, cho hệ chất P, T xác định - Đường (nồng độ) làm việc đường tập hợp điểm mà điểm có tọa độ nồng dộ pha tiếp xúc vị trí thiết bị.Tùy theo điều kiện tiếp xúc pha mà có dạng đường làm việc khác Đường cân pha cho trình truyền khối gì? Tại cần phải xác định đường cân pha? Xác định đường cân pha nào? Chiều trình truyền khối nào? - Cần xác định đường cân pha động lực, sở để xác định vùng làm việc trình - Xác định đường cân pha: xác định theo tài liệu, xác định thực nghiệm, xác định định luật - Chiều q trình truyền khối: • Q trình có điể, hệ nằm đường cân trình truyền khối từ y -> x • Q trình có điểm hệ nằm đường cân pha trình truyền khối từ x -> y Định nghĩa nhiệt độ bầu khô (tK), nhiệt độ bầu ướt (tư), (nhiệt độ) điểm sương gì? Cách xác định trạng thái hỗn hợp khơng khí ẩm biết tK, tư (hình minh họa)? Các phương pháp xác định trạng thái hỗn hợp khơng khí ẩm - Nhiệt độ bầu khơ (tK) nhiệt độ dịng khí đo nhiệt kế thông thường - Nhiệt độ bầu ướt (tư) nhiệt độ ổn định đạt lượng nhỏ nước bốc vào dịng khơng khí chưa bảo hòa Cách xác định (Nhiệt độ) điểm sương nhiệt độ khơng khí trở nên bảo hịa ước không tiếp xúc với nguồn tạo nước Ví dụ • Vẽ hình minh họa xác định trạng thái hỗn hợp khơng khí ẩm biết tk tư Định nghĩa so sánh trình Hấp thu, Hấp phụ, Trích chất rắn a) Hấp thu - Q trình hấp thu q trình hỗn hợp khí cho tiếp xúc với chất lỏng (dung mơi) nhằm mục đích hịa tan chọn lựa hay nhiều cấu tử hỗn hợp khí để tạo nên dung dịch cấu tử chất lỏng - Quá trình hấp thu trình truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng , Nếu trình xảy theo chiều ngược lại , nghĩa từ pha lỏng vào pha khí, ta có q trình nhã khí( hay Bài khí) Ngun lý hai q trình hấp thu nhả khí giống nên ta tìm hiểu hai trình lúc b) Hấp phụ - Quá trình hấp phụ trình hút chọn lựa cấu tử pha khí hay pha lỏng lên bề mặt chất rắn - Bề mặt chất rắn có khuynh hướng hấp dẫn cấu tử pha khí pha lỏng bao quanh Các cấu tử thường bị giữ thành lớp, hay thành nhiều lớp bề mặt chất rắn Nếu thành phần cấu tử bề mặt chất rắn khác với thành phần pha khí lỏng tạo nên sở cho trình phân riêng - Trong đa số trường hợp, chất hấp phụ (chất rắn) phải liên kết thuận nghịch với cấu tử bị hấp phụ (dung chất) để tái sử dụng chất hấp phụ c) Trích chất rắn - Trích ly rắn q trình hịa tan chọn lựa hay nhiều cấu tử chất rắn cách cho chất rắn tiếp xúc với dung môi lỏng - Thu hồi sản phẩm hữu thiên nhiên: dầu thực vật (đạu nành, vải, ); tanin; dược phẩm từ thiên nhiên, trà cà phê - Chưng cất: Định nghĩa - Ứng dụng – Độ bay tương đối - Giới hạn a) Định nghĩa: Chưng cất trình phân riêng cấu tử hòa tan hỗn hợp lỏng hỗn hợp (hơi) khí-lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử Khi chưng cất ta thu nhiều sản phẩm thường hỗn hợp ban đầu có cấu tử thu nhiêu sản phẩm 1) Chưng cất đơn giản 2) Chưng nước trực tiếp 3) Chưng cất (luyện) Chưng cất áp suất thường Chưng cất áp suất thấp Chưng cất áp suất cao b) Ứng dụng: Chưng cất đơn giản thường ứng dụng trường hợp sau: - Khi nhiệt độ sôi hai cấu tử khác xa - Khi khơng địi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao - Tách hỗn hợp lỏng khỏi chất không bay - Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử c) Độ bay Độ bay tương đối (relative volatility) ɑ = > với x, y* nồng độ pha lỏng, cân d) Giới hạn Tỷ số hoàn lưu: Ý nghĩa – Giới hạn – R tối ưu - Tỷ số hồn lưu R = dịng hồn lưu/dịng sản phẩm đỉnh - Dịng hồn lưu tạo nên pha lỏng chảy từ mâm xuống trao đổi với pha bốc lên từ mâm nhập liệu - Giới hạn hoàn lưu hoàn toàn =˃ Nmin - Giới hạn dưới: hoàn lưu cực tiểu Rmin =˃ N→ vô - Trường hợp đặc biệt: - Đường cân không lõm - Nhập liệu trạng thái lỏng sôi Rmin = (xD – y*F) / (y*F – xF) - Tỉ số hoàn lưu tối ưu Rtối ưu Định nghĩa so sánh q trình Chưng cất, Trích chất lỏng Chưng cất: - Chưng cất trình phân riêng cấu tử hòa tan hỗn hợp lỏng hỗn hợp (hơi) khí-lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử - Khi chưng cất ta thu nhiều sản phẩm thường hỗn hợp ban đầu có cấu tử thu nhiêu sản phẩm Trích ly lỏng Q trình trích ly chất lỏng q trình tách chất hịa tan C (dung chất) chất lỏng khác B (dung môi) không hòa tan với chất lỏng ban đầu A - Khi phân riêng chưng cất không hiệu khó trích ly chât lỏng phương pháp thay - Q trình trích ly chất lỏng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp hố chất, thực phẩm, lọc hóa dầu hố dược… - Sau trích ly ta thu pha: a Pha Rafinat A-C b Pha trích B-C phải thực q trình chưng cất pha trích B-C để tách C thu hồi dung môi B để tái sử dụng c Trong số trường hợp phải thực trích ly + chưng cất hiệu kinh tế (Phân riêng hỗn hợp Nước – Acid Acetic nồng độ Acid thấp Câu - Giống nhau: trình tách hai chất lỏng hòa tan vào Khác : ( nêu định nghĩa chưng cất trích ly chất lỏng vào đây) Nếu độ bay tương đối thấp, nhiều mâm lí thuyết, tốn nhiều lượng, có điểm đẳng phí → khơng thu sản phẩm tinh khiết, ta dùng phương pháp trích ly chất lỏng Trích ly chất lỏng q trình tách chất hịa tan (dung chất) chất lỏng (dung mơi) khơng hịa tan Ứng dụng: trích ly chất lỏng sử dụng rộng rãi hóa chất cơng nghiệp, lọc hóa dầu, Chưng cất ứng dụng hóa mĩ phẫm, làm rượu, hóa dược, Q trình trích ly Lỏng – Lỏng, Lỏng – Rắn: Định nghĩa Ứng dụng – Tiêu chí chọn lựa dung mơi a) Trích ly lỏng lỏng Định nghĩa: - Q trình trích ly chất lỏng q trình tách chất hòa tan (dung chất) chất lỏng khác (dung mơi) khơng hịa tan - Khi phân riêng chưng cất khơng hiệu haowjc khó trích ly chất lòng phương pháp thay Ứng dụng: - Q trình tích ly chất lỏng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, lọc hóa dầu hóa dược b) Trích ly lỏng rắn Định nghĩa : - Trích ly rắn q trình hòa tan chọn lựa hay nhiều cấu tử chất rắn cách cho chất rắn tiếp xúc với dung môi lỏng Thu hồi sản phẩm hữu thiên nhiên: dầu thực vật (đạu nành, vải, ); tanin; dược phẩm từ thiên nhiên, trà cà phê Ứng dụng: - Q trình trích lly lỏng rắn sử dụng nhiều cơng nghiệp luyện kim, có vai trị quan trọng qui trình luyện nhơm, cobalt, mangan,nickel, kẽm c) Lựa chọn dung mơi - Tính chọn lựa - Tính phân bố - Tính khơng hịa tancuar dung môi - Khả thu hồi - Khối lượng riêng - Sức căng bề mặt - Các tính chất Đặc tính số chất hấp phụ thường dùng - Than hoạt tính: Bề mặt kị nước hấp phụ chất hữu nước với khơng khí - Silocagel: Chất hấp phụ háo nước, suất cao - Rây phân tử zeolit (ZMS): Bề mặt hút nước, phân cục, rãnh đặn - Chất hấp phụ cao phân tử: Thường côpolymer styren/ divinyl benzen - Chất hấp phụ sinh học: Bùn hoạt hóa chất mang xốp Quá trình sấy: Định nghĩa – Giới hạn – Các phương thức biến đổi trạng thái hỗn hợp khơng khí ẩm (tác nhân sấy) – Đường cân trình sấy – Ý nghĩa động học Định nghĩa - Quá trình Sấy trình bốc nước từ vật liệu ẩm vào dịng khơng khí (tác nhân sấy) chưa bão hòa (hơi nước) nhiệt - Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng: dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao - Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng, tăng dộ bền bảo quản tốt vật liệu - Trong trình sấy nước cho bay nhiệt độ chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt (áp suất bão hòa) với áp suất riêng phần nước mơi trường xung quanh - Sấy q trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian Giới hạn - 10 a) b) c) Các phương thức biến đổi trạng thái hỗn hợp khơng khí ấm ( tác nhân sấy) d) Đường cân trình sấy e) Ý nghĩa ... - Quá trình hấp thu trình truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng , Nếu q trình xảy theo chiều ngược lại , nghĩa từ pha lỏng vào pha khí, ta có q trình nhã khí( hay Bài khí) Ngun lý hai q trình. .. mang xốp Q trình sấy: Định nghĩa – Giới hạn – Các phương thức biến đổi trạng thái hỗn hợp khơng khí ẩm (tác nhân sấy) – Đường cân trình sấy – Ý nghĩa động học Định nghĩa - Quá trình Sấy trình bốc... Sấy q trình khơng ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian Giới hạn - 10 a) b) c) Các phương thức biến đổi trạng thái hỗn hợp không khí ấm ( tác nhân sấy) d) Đường cân trình