EGYSÉGMŰVELETEK: TÍPUSOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

Az egységműveletek azok, amelyek fizikai kezelést foglalnak magukban az alapanyaggal annak érdekében, hogy ebből a kívánt terméket nyerjék. Mindezek a műveletek betartják a tömeg és energia megőrzésének, valamint a lendület törvényeit.

Ezek a műveletek megkönnyítik a nyersanyag (folyékony, szilárd vagy gáz halmazállapotú) szállítását a reaktorokba, valamint melegítését vagy hűtését. Elősegítik egy adott alkotóelem hatékony elválasztását a termékkeverékből is.

A vízgátok példák az egységműveletekre

Az anyag kémiai természetét átalakító egységes eljárásoktól eltérően, a műveletek célja annak állapotának módosítása az egyik fizikai-kémiai tulajdonságának gradiensén keresztül. Ezt úgy érjük el, hogy egy gradienst generálunk tömeg-, energia- vagy mennyiségi mozgásban.

Nem csak a vegyiparban számtalan példa található ezekre a műveletekre, hanem a konyhában is. Például egy folyékony tej ostorral tejszínt és sovány tejet állíthat elő.

Másrészt, ha egy savoldatot (citromsav, ecet stb.) Adnak ugyanahhoz a tejhez, ez fehérjék denaturálódását okozza, ez egy folyamat (savasítás), és nem egységnyi művelet.

Az egységműveletek típusai

Anyagátadási műveletek

Az ilyen típusú egységműveletek átadják a diffúziós mechanizmuson keresztül. Más szavakkal: a nyersanyagot olyan rendszernek vetik alá, amely változtatja az extrahálandó vagy elválasztandó komponens koncentrációját.

Gyakorlati példa egy természetes olaj extrahálása néhány magból.

Mivel az olajok alapvetően apoláris természetűek, apoláris oldószerrel (például n-hexánnal) extrahálhatók, amely kimosja a magokat, de (elméletileg) nem reagál mátrixuk bármelyik alkotóelemével (kagyló és diófélék).).

Hőátadási műveletek

Itt a hő átmegy a melegebb testből a hidegebb testbe. Ha az alapanyag hideg test, és alapvető fontosságú annak hőmérsékletének emelése, hogy például csökkentse annak viszkozitását és megkönnyítse a folyamatot, akkor az érintkezésbe kerül egy forró áramlással vagy egy felülettel.

Ezek a műveletek azonban meghaladják a „egyszerű” hőátadást, mivel az energia bármilyen megnyilvánulássá (fény, szél, mechanikus, elektromos stb.) Is átalakítható.

A fentiekre példa a vízerőművekben, ahol vízáramot használnak villamos energia előállítására.

A tömeg- és energiaátadási műveletek egyszerre

Az ilyen típusú műveletben a két előző jelenség egyszerre fordul elő, és a tömeget (koncentráció-gradienst) átviszi a hőmérsékleti gradiensre.

Például, ha a cukor feloldódik egy fazékban vízben, majd a vizet melegítik, akkor a cukor kikristályosodása akkor következik be, amikor azt lassan lehűtik.

Itt az oldott cukor átjut a kristályai felé. Ez a kristályosításnak nevezett művelet lehetővé teszi nagy tisztaságú szilárd termékek előállítását.

Egy másik példa a test szárítása. Ha a hidratált sót hőnek vetik alá, akkor a hidratálóvíz gőz formájában szabadul fel. Ez ismét megváltoztatja a víz tömegkoncentrációját a sóban, mivel a só hőmérséklete megemelkedik.

Példák

Lepárlás

A desztilláció a folyékony keverék alkotóelemeinek illékonysága vagy forráspontja alapján történő elválasztását jelenti. Ha A és B elegyedik és homogén oldatot képeznek, de A forráspontja 50 ° C, B pedig 130 ° C-on, akkor A desztillálható a keverékből egyszerű desztillációval.

A fenti kép az egyszerű desztilláció tipikus beállítását mutatja. Ipari méretekben a desztillációs oszlopok sokkal nagyobbak és más jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik a nagyon szoros forráspontú vegyületek elválasztását (frakcionált desztilláció).

A és B az állóhengerben (2) vannak, amelyet egy olajfürdőben a 13 melegítőlemez melegít. Az olajfürdő garantálja a homogénebb melegítést a labda teljes testében.

Amint a keverék hőmérséklete 50 ° C körülire növekszik, az A gőzei kiszivárognak, és leolvasást generálnak a hőmérőn (3).

Ezután az A forró gőzei belépnek a (5) kondenzátorba, ahol lehűtik és kondenzálják az üveg körül keringő víz hatására (6-as belép és 7-nél kilép).

Végül a (8) gyűjtőgömb kondenzált A-t kap. Hideg fürdő veszi körül, hogy megakadályozzák az A környezetbe való esetleges szivárgását (kivéve, ha A nem nagyon illékony).

Abszorpció

Az abszorpció lehetővé teszi a káros összetevők elválasztását a gáznemű áramlástól, amelyet később a környezetbe engednek.

Ez úgy történik, hogy a gázokat folyékony oldószerrel töltött oszlopba vezetjük. Így a folyadék szelektíven szolubilizálja a káros komponenseket (például SO ₂, CO, NO _x és H ₂ S), és az abból kilépő gáz „tiszta” marad.

centrifugálás

Ebben az egységes mûveletben a centrifuga (a képen a mûszer) egy centripetal erőt fejt ki, amely többszöröse a gravitáció gyorsulásának.

Ennek eredményeként a szuszpendált részecskék leülepednek a cső aljára, megkönnyítve ezután a felülúszó dekantálását vagy mintavételét.

Ha a centripetalális erő nem működne, a gravitáció nagyon alacsony sebességgel választja el a szilárd anyagot. Ezenkívül nem minden részecskének van azonos súlya, mérete vagy felülete, tehát nem helyezkednek el egyetlen szilárd tömegben a cső alján.

rostálás

Az abszorpcióhoz hasonlóan az abszorpció hasznos a folyékony és a szilárd folyók tisztításában. A különbség azonban az, hogy a szennyeződések nem jutnak be az adszorbens anyagba, amely szilárd anyag (például a képen látható kékes szilikagél); ehelyett a felületéhez tapad.

Hasonlóképpen, a szilárd anyag kémiai jellege különbözik az abszorbeált részecskékétől (még akkor is, ha a kettő között nagy affinitás van). Ezért az adszorpció és a kristályosodás - a kristály adszorbeálja a részecskéket, hogy növekedjenek - két különböző egységművelet.

Irodalom

1. Fernández G. (2014. november 24.). Egységműveletek. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő címen: industriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Egységműveletek: 4. egység: Az egységműveletek típusai.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: academia.edu
3. Tanfolyam: Vegyi technológia (szerves). 3. előadás: Az egységfolyamatok és az egységműveletek alapelvei a biokémiai iparban.. Beolvasva: 2018. május 24-én, a nptel.ac.in webhelyről
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Az egység működése.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Együttműködés az élelmiszer-feldolgozásban. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (2008. március 1.) Slovnaft - Új polipropilén üzem.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (2012. március 13.). Termo centrifuga.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, október 22.). Kék szilikagél.. Letöltve: 2018. május 24-én, a következő helyről: flickr.com