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第四章 膜传递工学 引言 传质微分方程 不可逆热力学 几种传质模型 4.1 引言 传递过程分类：动量、质量、热量 动量传递：流体流动 质量：分子扩散、对流 热量：热传导、对流、辐射 相关单元操作：离心、萃取、吸收、精 馏、干燥 膜传递 压力驱动型膜过程：动量、质量传递 渗透汽化、膜蒸馏（分压驱动）：热 量、质量传递 等同于传递理论中在固相 （液膜除外） 中的传递 膜传递三种类型 膜 组分A 组分A C 高浓度 高浓度 低浓度 AC 低浓度 膜 组分B a. 被动传递（扩散传递） b. 促进传递（载体介导） 膜 组分B 高浓度 C 组分A AC 低浓度 c. 主动传递（载体介导） 膜传递过程步骤 高压侧料液中溶质i通过对流传递到膜表面溶液中，由 于溶剂透过膜，溶质i被截留在边界层中，其浓度上 升，此即浓度极化现象； 边界层溶液中i组分溶解或吸附于膜高压侧表面，其在 膜内浓度与在边界层之比定义为分配系数； i组分透过扩散透过表皮层，由于表皮层的分离作用， 其浓度降低； 多孔支撑层通常不具有分离作用，仅对渗透过程形成阻 力，因此在多孔支撑层中溶质浓度不变； 从低压侧表面解吸，因多孔层无选择性，则其分配系数 接近于1，在低压侧边界层中也不存在浓差极化现象。 溶质 过非对称膜分离示意图 4.2 传质方程 化工基础： J =Ddc / dx, 分子扩散 J =kDC，对流 量（J ）＝比例系数 （K ）· 推动力（X ） 推动力（X ）＝位差 （DX ）/膜厚 （d ） 膜过程中的位差主要有两种，即化学位差和电位差、磁场、离心力场及 重力等作用力产生的位差，本章只涉及化学位差 （包括压力差、浓度差 和温度差）、电位差和电化学位差。 分子传质微分方程 2 2 2 DC ¶ C ¶ C ¶ C 对于双组分混合物 A =DAB ( 2A + 2A + 2A ) +RA 的总摩尔浓度C为常 Dt ¶x ¶y ¶z 数、有分子扩散并伴 DC ¶C ¶C ¶C ¶C