《新型分离技术》课件—02分离过程的基础理论.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 相关结构单元参数 结构单元 Fd,i (J1/2cm3/2/mol) Eh,i (J/mol) Vg,i (cm3/mol) -CH3 858.34 0 23.9 -CH2- 552.68 0 15.9 ＞CH- 163.29 0 9.5 -OH 431.26 20001.30 9.7 -O- 265.16 3002.08 10.0 对聚乙烯醇的溶解度参数 解： 对聚乙烯缩乙醛的溶解度参数 混合物的溶解度参数 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 重复单元的溶解度参数 若已知聚合物重复单元的结构基团，则重复单元的溶解度参数及总溶解度系数可用基团贡献方程计算 式中，分别为结构基团i对色散力、偶极力、氢键及总能的贡献。 * * 混合物的溶解度参数 式中，φi,Xi分别为纯溶剂或重复单元在混合物中所占的体积分数和摩尔分数。 * * 聚合物膜材料的氢键溶解度参数与色散溶解度参数 * * 聚合物与溶剂的溶解度参数的向量差 Δim也表示膜和i组分溶解度参数二矢量端点的距离。 * * i组分和膜之间的亲和性随Δ值的减小而增大，极限为Δ趋向零。 对于双组分：Δjm/Δim作为衡量组分i和j与膜组成的体系的相互作用的强弱程度： Δjm/Δim值愈大，表示i和j组分和膜之间的亲和力愈大，故i和j组分的分离因子就大。 * * 常用溶剂的溶解度参数 * * 某些聚合物的溶解度参数 * * 某些物质的溶解度参数与内聚能密度 * * 溶解度系数 温度对无相互作用气体在聚合物中的溶解度可用Arrhenius方程表示： 式中, S0为与温度无关的常数； ΔHS为溶解热，其值一般较小，约为±2 kcal/mol.溶解热包括混合热和冷凝热，其值可以是正(吸热)或负(放热)。对氮、甲烷等较小的无相互作用气体，溶解热为较小的正值，其在聚合物中溶解度随温度升高而略有增大。对于有机蒸气等大分子，吸附热常为负值，其溶解度随温度的上升而下降。 * * 扩散系数 对简单的无相互作用气体，温度对气体在聚合物中的扩散，其扩散系数也服从Arrhenius方程： 式中，D为扩散活化能，D。为与温度无关的常数。 对于具有较强相互作用的有机蒸气，扩散系数不是常数， 与浓度有关，与温度影响关系也很复杂。 * * 扩散系数 通过滞后时间测定获得 * * Crank的时间滞后渗透法的透过通量 * * 扩散系数 通过溶解度系数测定获得 从吸着实验获得某一时刻吸着的质量及时间为无穷大 时的吸着质量，通过吸着质量比对时间的平方根作图， 其斜率便可确定扩散系数，也可以通过下式求出扩散系数： * * T ?的定义为Mt/M00=0.5时所对应t1/2的数值 * * 渗透系数 式中，F 为亨利溶解扩散系数DH和朗格缪尔吸附扩散系数DD之比，DH/DD； K为与膜孔亲和性有关的常数。 * * 分离因子 分离因子是表征任一分离过程中混合物内各组分所能达到的分离程度。由于分离过程（或装置）的目的是为了获得不同组成的产物，因此用产物组成来定义分离因子是合理的。对于i，j两个被分离组分，其实际分离因子可表示为 式中 x1i,x1j 分别为组分i和j在产物1中的摩分数； x2i,x2j 分别为组分i和j在产物2中的摩尔分数 * * 有效分离过程的分离因子 有效分离过程的分离因子应远大于1。 如果asij等于1，则说明i与j组分之间没有分离作用； 如果asij大于1，则组分i在产物1中比在产物2中高； 若asij小于1，则组分j的产物1中优先增浓，而组分i则在产物2中被提浓。 习惯上，asij常以大于1的形式表示。 * * 平衡分离过程的固有分离因子 对不互溶的两相体系，组分i和j分别在两相中的平衡常数 则固有分离因子 * * 理想溶液体系 对汽液体系，如果混合物的平衡组成从拉乌尔定律或道尔顿定律 * * 非理想溶液体系 如果混合物为非理想溶液，则 * * 不互溶的液液体系 对液液体系，在平衡时，假