1.3　分离过程的分类和特征

分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的分离对象是由两相以上所组成的混合物，其目的只是简单地将各相加以分离，如过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等。传质分离过程用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即平衡分离过程和速率分离过程。

（1）平衡分离过程

平衡分离过程系借助于分离媒介（如热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差为依据而实现分离。

分离媒介可以是能量媒介（ESA）或物质媒介（MSA），有时也可以两种同时应用。ESA是指传入系统或传出系统的热；还有输入或输出的功。MSA可以只与混合物中一个或几个组成部分互溶，此时，MSA常是某一相中浓度最高的组分。例如，吸收过程中的吸收剂，萃取过程中的萃取剂等。MSA也可以和混合物完全互溶。当MSA与ESA共同使用时，还可选择性地改变组分的相对挥发度，使某些组分彼此达到完全分离，如萃取精馏。

根据两相状态不同，平衡分离过程可分为如下几类。

①气液传质过程：如吸收、气体的增湿和减湿，液体的蒸馏与精馏。

②液液传质过程：如萃取。

③液固传质过程：如结晶、浸取、吸附、离子交换、色层分离、参数泵分离等。

④气固传质过程：如固体干燥、吸附等。

上述的固体干燥、气体的增湿与减湿、结晶等操作同时遵循热量传递和质量传递的规律，一般列入传质单元操作。表1-1列出了工业常用的基于平衡分离过程的分离单元操作。

表1-1　工业常用的基于平衡分离过程的分离单元操作

（2）速率分离过程

速率分离过程是指借助于某种推动力，如浓度差、压力差、温度差、电位差等的作用，某些情况下在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异而实现混合物的分离操作。这类过程的特点是所处理的物料和产品通常处于同一相态，仅有组成的差别。

速率分离可分为膜分离和场分离两大类。

①膜分离　膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的单元操作。膜可以是固态或液态，所处理的流体可以是气体或液体，过程的推动力可以是压力差、浓度差或电位差。表1-2对几种主要的膜分离过程做了简单的描述。

表1-2　几种主要的膜分离过程

此外，属于膜分离技术的尚有渗透蒸发、膜蒸馏等。

②场分离　场分离包括电泳、热扩散、高梯度磁力分离等。

热扩散属场分离的一种，以温度梯度为推动力，在均匀的气体或液体混合物中出现分子量较小的分子（或离子）向热端漂移的现象，建立起浓度梯度，以达到组分分离的目的。该技术用于分离同位素、高黏度的润滑油，并预计在精细化工和药物生产中可得到应用。

传质分离过程的能量消耗是构成单位产品成本的主要因素之一，因此降低传质分离过程的能耗受到全球性的普遍重视。膜分离和场分离是一种新型的分离操作，由于其具有节约能耗，不破坏物料，不污染产品和环境等突出优点，在稀溶液、生化产品及其他热敏性物料分离方面有着广阔的应用前景。研究和开发新的分离方法和传质设备，优化传统传质分离设备的设计和操作，不同分离方法的集成化，化学反应和分离过程的有机结合，都是值得重视的发展方向。