Гомогенные системы. Система, в которой наблюдается полное растворение компонентов с образованием только одной фазы, называется г о — могенной системой.
Для химической технологии представляют практический интерес следующие гомогенные системы:
А) газообразные смеси: (газ+газ) и (газ-j-nap);
Б) жидкие растворы: (жидкость+газ), (жидкость+жид кость) и (жидкость-Ьтвердое тело):
В) твердые материалы: (твердое тело+газ), (твердое тел о+жидкость) и (твердое тел о -+- твердое тело).
Разделение гомогенных систем на составляющие их компоненты из смеси, а также образование гомогенных систем из гетерогенных осуществляется путем перехода тех или иных компонентов системы из одной фазы в другую посредством диффузии.
Так как скорость протекания процессов разделения и образования гомогенных систем определяется в основном скоростью диффузии, то такие процессы называют диффузионными.
В химической технологии практически используются следующие диффузионные процессы:
1) Абсорбция и адсорбция газов и паров;
2) Десорбция газов из жидких и твердых поглотителей;
3) Перегонка жидкостей;
. 4) экстракция жидких и твердых веществ;
5) Кристаллизация и растворение твердых веществ;
6) Сушка влажных материалов.
Состав фаз. Основной характеристикой любой фазы является количественный ее состав или содержание отдельных компонентов, выраженное в тех или иных соотношениях. Состав фаз выражают: в весовых процентах или весовых долях от общего веса фазы, в молярных долях, в килограммах и кг-мол на 1 м3 объема фазы, кг-мол на 1 кг-мол растворителя или инертного газа.
На практике работают с системами, состоящими из двух фаз; в таких системах одну фазу (жидкую или твердую) будем обозначать через ФА., а другую (газовую или паровую) через Фу.
Примем следующие обозначения: А, В, С…—компоненты системы; §а* 8в> —весовые количества компонентов в фазе Фх\ 8а» 8с-••—весовые количества компонентов в фазе Ф^,;
А—содержание данного компонента в фазе Фх в вес. %; а’—содержание данного компонента в фазе Ф^ в вес. %; х—содержание данного компонента в фазе Фх в вес. долях; У—содержание данного компонента в фазе Ф^ в вес. долях;
Х—содержание данного компонента в фазе Фл. в долях моля; у—содержание данного компонента в фазе в долях моля; X—содержание данного компонента в фазе Фд. в кг-мол на
1 кг-мол растворителя; У—содержание данного компонента в фазе в кг-мол на
1 кг-мол инертного газа; с—содержание данного компонента в фазе ФЛ. в кгс на 1 м3 смеси;
С’—содержание данного компонента в фазе Фу в кгс на 1 м3 смеси;
М—молекулярный вес данного компонента. Если система состоит из п компонентов, то содержание данного компонента К будет выражаться так: в весовых процентах
|
А = |
|
8А + SB + ‘ Ё’к |
|
100% |
|
В весовых долях |
Ёк
100%
(3-1) (3—1а)
|
X = Jqq вес. долей г/=Щ) вес. долей |
(3-16) (3—1 в)
■+ Sn
В молярных долях
|
(3-2) |
|
Х = |
|
+ |
|
М. |
|
Мг |
Долей моля
LN
М,
|
|
Долен моля
В
Мг
‘А 1Г1В
В кг-мол на 1 кг-мол растворителя
_ х кг-мол
1 — х кг-мол
В кг-мол на 1 кг-мол инертного газа
|
У |
|
А |
|
LN |
|
М |
|
М, |
|
N |
|
У= |
|
В кгс на 1 м3 смеси |
У кг-мол — у кг-мол
ХМ кгс
22,4 ж3 УМ кгс
С =
22,4 м8