化工過程綜合實(shí)驗(yàn)

前言

化學(xué)工程的主要特點(diǎn)之一是以“裝置”為特征的過程加工工業(yè)，所處理的原料在各種“裝置”中發(fā)生形態(tài)、組成、性質(zhì)的連續(xù)變化，最終成為具有特定性質(zhì)的化學(xué)產(chǎn)品。因此，化學(xué)工業(yè)常被作為“裝置工業(yè)”和“過程工業(yè)”的代表進(jìn)行研究，其中通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法獲取“裝置”開發(fā)、設(shè)計(jì)和操作運(yùn)行過程的重要參數(shù)成為主要研究方法。盡管化學(xué)反應(yīng)過程往往被認(rèn)為是化學(xué)品生產(chǎn)的核心步驟，但在大多數(shù)情況下，化學(xué)反應(yīng)所需原料在反應(yīng)前需要進(jìn)行“精制”，反應(yīng)產(chǎn)物需要進(jìn)行“純化”，才能夠達(dá)到人們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分析，物質(zhì)的分離與精制過程在整個(gè)化學(xué)品生產(chǎn)過程中所占成本超過化學(xué)反應(yīng)部分所占費(fèi)用，某些化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)過程主要由依據(jù)物理原理為基礎(chǔ)的分離過程構(gòu)成。由于化學(xué)品生產(chǎn)過程中包括物理變化和化學(xué)變化兩類復(fù)雜過程，歷史上很長時(shí)期主要依靠經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)生產(chǎn)?；瘜W(xué)工程教育主要依靠經(jīng)驗(yàn)知識(shí)傳授和具體產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝展開，往往學(xué)生在大學(xué)中學(xué)習(xí)的具體工藝過程，畢業(yè)后不久便發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)落伍了。在20世紀(jì)初期，由于化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要一定的理論指導(dǎo)紛繁復(fù)雜的化學(xué)品生產(chǎn)過程。美國的化學(xué)工程師首先嘗試將化學(xué)品生產(chǎn)過程所涉及的物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程區(qū)分開，并且按照各種物理變化過程所依據(jù)的原理進(jìn)一步分類，由此導(dǎo)致1915年化工“單元操作”概念誕生?！皢卧僮鳌保╱nit operation）主要指在化學(xué)品生產(chǎn)過程中具有相同或相似物理原理，能夠引起物質(zhì)的組成、狀態(tài)、能量等發(fā)生顯著變化的各種操作過程，如蒸發(fā)、結(jié)晶、精餾、吸收、萃取、吸附、膜分離、干燥、分級(jí)、粉碎等。正是由于“單元操作”概念的產(chǎn)生，使原先圍繞各種具體的化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝為主線的化學(xué)工程教育，逐漸轉(zhuǎn)向圍繞各種單元操作為主要內(nèi)容的教學(xué)和研究，由此促進(jìn)了化學(xué)工程理論和化學(xué)品生產(chǎn)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。

內(nèi)容概要

本書從化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教育所提出的要求出發(fā)，重新構(gòu)造教學(xué)內(nèi)容框架，突出現(xiàn)代化學(xué)工程從單元技術(shù)研究向化學(xué)產(chǎn)品為對(duì)象的綜合技術(shù)研究轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。依據(jù)重視基礎(chǔ)概念，加強(qiáng)技能訓(xùn)練，提高過程綜合能力的教學(xué)思路，按照專業(yè)領(lǐng)域本書共分為5個(gè)單元模塊，分別為專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊、分離工程模塊、材料與環(huán)境工程模塊、生物化工模塊、反應(yīng)工程模塊。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既包括典型物系的測(cè)定分析，又包括運(yùn)用科學(xué)原理解決實(shí)際工程問題。    本書可作為高等學(xué)校化工、化學(xué)、環(huán)境、生物等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教材，也可供作為過程工程等相關(guān)領(lǐng)域科研和繼續(xù)教育的參考資料。

書籍目錄

第1部分 專業(yè)基礎(chǔ)訓(xùn)練模塊　實(shí)驗(yàn)1 二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)2 雙元系液液相平衡實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)3 用離子選擇性電極測(cè)定混合電解質(zhì)溶液中鹽的活度系數(shù)　實(shí)驗(yàn)4 蒽酮比色法測(cè)定酵母菌中海藻糖含量第2部分 分離工程模塊　實(shí)驗(yàn)5 乙醇一水一乙二醇擬三元體系氣液平衡實(shí)驗(yàn)及Wilson模型參數(shù)回歸　實(shí)驗(yàn)6 萃取精餾制取無水乙醇及其流程模擬第3部分 材料與環(huán)境工程模塊　實(shí)驗(yàn)7 氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)8 超濾膜分離實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)9 電滲析制備去離子水實(shí)驗(yàn)　實(shí)驗(yàn)10 反滲透法制備超純水實(shí)驗(yàn)第4部分 生物化工模塊　實(shí)驗(yàn)11 質(zhì)粒DNA的提取和瓊脂糖凝膠電泳　實(shí)驗(yàn)12 酵母菌發(fā)酵法制備乙醇第5部分 反應(yīng)工程模塊　實(shí)驗(yàn)13 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器停留時(shí)間分布密度函數(shù)的測(cè)定　實(shí)驗(yàn)14 氣固相催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)附錄A 實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫要求附錄B 實(shí)驗(yàn)室安全制度附錄C 學(xué)生實(shí)驗(yàn)室守則

章節(jié)摘錄

插圖：2）離子交換膜離子交換膜是電滲析裝置的重要組成部分，它對(duì)離子的選擇透過機(jī)理和離子在膜中的遷移可以通過以下三種作用加以說明。（1）孔隙作用：貫穿膜體內(nèi)部的是彎曲的通道，這些孔隙可以將大小不同的分子加以分離?？紫蹲饔玫膹?qiáng)弱主要取決于孔隙度的大小和均勻程度。（2）靜電作用：由于膜體內(nèi)分布著帶電荷的固定離子交換基團(tuán)，因此在膜內(nèi)構(gòu)成了強(qiáng)烈的電場。陽膜為負(fù)電場，陰膜為正電場。依據(jù)靜電效應(yīng)，陽膜只能選擇吸附陽離子，而陰膜只能選擇吸附陰離子。（3）擴(kuò)散作用：離子透過膜的過程可以分為選擇吸附、交換解吸和傳遞轉(zhuǎn)移三個(gè)階段。膜對(duì)溶解離子所具有的傳遞遷移能力稱為擴(kuò)散作用，依賴于膜內(nèi)活性離子交換基團(tuán)和孔隙的存在。以上三方面是膜本身的作用，外加電場則是實(shí)現(xiàn)離子交換膜選擇透過性必不可少的條件。從理論方面探討，它的選擇透過性可以通過Donnan平衡理論加以解釋。實(shí)質(zhì)上，電滲析脫鹽或濃縮過程得以實(shí)現(xiàn)，就是借助于電解質(zhì)離子在膜相遷移數(shù)與溶液相中遷移數(shù)的差。同時(shí)，在電滲析過程中，還會(huì)因?yàn)樵谀蓚?cè)存在濃度差和壓力差而發(fā)生電解質(zhì)離子的擴(kuò)散和反滲透等過程。因此，實(shí)際電滲析過程中存在多種作用力下的多種物流流動(dòng)。

編輯推薦

《化工過程綜合實(shí)驗(yàn)(第2版)》：清華大學(xué)化學(xué)工程系列教材。

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