1.3　分離過程的分類和特征

分離過程可分為機械分離和傳質分離兩大類。機械分離過程的分離對象是由兩相以上所組成的混合物，其目的只是簡單地將各相加以分離，如過濾、沉降、離心分離、旋風分離和靜電除塵等。傳質分離過程用于各種均相混合物的分離，其特點是有質量傳遞現象發生。按所依據的物理化學原理不同，工業上常用的傳質分離過程又可分為兩大類，即平衡分離過程和速率分離過程。

（1）平衡分離過程

平衡分離過程系借助于分離媒介（如熱能、溶劑、吸附劑等）使均相混合物系統變為兩相體系，再以混合物中各組分在處于平衡的兩相中分配關系的差為依據而實現分離。

分離媒介可以是能量媒介（ESA）或物質媒介（MSA），有時也可以兩種同時應用。ESA是指傳入系統或傳出系統的熱；還有輸入或輸出的功。MSA可以只與混合物中一個或幾個組成部分互溶，此時，MSA常是某一相中濃度最高的組分。例如，吸收過程中的吸收劑，萃取過程中的萃取劑等。MSA也可以和混合物完全互溶。當MSA與ESA共同使用時，還可選擇性地改變組分的相對揮發度，使某些組分彼此達到完全分離，如萃取精餾。

根據兩相狀態不同，平衡分離過程可分為如下幾類。

①氣液傳質過程：如吸收、氣體的增濕和減濕，液體的蒸餾與精餾。

②液液傳質過程：如萃取。

③液固傳質過程：如結晶、浸取、吸附、離子交換、色層分離、參數泵分離等。

④氣固傳質過程：如固體干燥、吸附等。

上述的固體干燥、氣體的增濕與減濕、結晶等操作同時遵循熱量傳遞和質量傳遞的規律，一般列入傳質單元操作。表1-1列出了工業常用的基于平衡分離過程的分離單元操作。

（2）速率分離過程

速率分離過程是指借助于某種推動力，如濃度差、壓力差、溫度差、電位差等的作用，某些情況下在選擇性透過膜的配合下，利用各組分擴散速率的差異而實現混合物的分離操作。這類過程的特點是所處理的物料和產品通常處于同一相態，僅有組成的差別。

速率分離可分為膜分離和場分離兩大類。

①膜分離　膜分離是利用流體中各組分對膜的滲透速率的差別而實現組分分離的單元操作。膜可以是固態或液態，所處理的流體可以是氣體或液體，過程的推動力可以是壓力差、濃度差或電位差。表1-2對幾種主要的膜分離過程做了簡單的描述。

此外，屬于膜分離技術的尚有滲透蒸發、膜蒸餾等。

②場分離　場分離包括電泳、熱擴散、高梯度磁力分離等。

熱擴散屬場分離的一種，以溫度梯度為推動力，在均勻的氣體或液體混合物中出現分子量較小的分子（或離子）向熱端漂移的現象，建立起濃度梯度，以達到組分分離的目的。該技術用于分離同位素、高黏度的潤滑油，并預計在精細化工和藥物生產中可得到應用。

傳質分離過程的能量消耗是構成單位產品成本的主要因素之一，因此降低傳質分離過程的能耗受到全球性的普遍重視。膜分離和場分離是一種新型的分離操作，由于其具有節約能耗，不破壞物料，不污染產品和環境等突出優點，在稀溶液、生化產品及其他熱敏性物料分離方面有著廣闊的應用前景。研究和開發新的分離方法和傳質設備，優化傳統傳質分離設備的設計和操作，不同分離方法的集成化，化學反應和分離過程的有機結合，都是值得重視的發展方向。