ANYAGÁTBOCSÁTÁSI MŰVELETEK (Bevezető) Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i@neobee.net

Anyagátbocsátási műveleteknek nevezzük mindazokat a műveleteket, amelyek jellemzője, hogy egy, vagy több anyag lép át egyik fázisból egy másikba. A fázisok közötti határrétegen keresztül diffundáló anyag a nagyobb koncentrációjú pontok felöl az alacsonyabb koncentrációjúak felé halad. A Hajtóerő = Δ c

Az anyagátbocsátás általában az érintkező fázisok határán kialakuló határrétegen keresztül megy végbe. A műveletek sebességét többnyire a molekuláris diffúzió szabja meg, ezért az anyagátbocsátási műveleteket diffúziós műveleteknek is nevezik. Az anyagátbocsátási műveleteket leggyakrabban homogén anyagrendszerek szétválasztására alkalmazzák.

Az anyagátbocsátás sebessége Egy fázison belül az anyagmenet csak molekuláris diffúzióval, vagy egyidejű molekuláris diffúzióval és konvekcióval mehet végbe. Ha a közeg nyugalomban van, az anyagmenet csak molekuláris diffúzióval mehet végbe.

A molekuláris diffúzió Molekuláris diffúziónak nevezzük az anyagátmenetnek azt a formáját, amely a molekulák, atomok, ionok, vagy kolloid részecskék rendezetlen hőmozgásának eredményeként megy végbe.

A molekuláris diffúziót Fick első törvénye írja le, amelynek megfelelően a diffúzió irányára merőleges A elemi felületen, a τ idő alatt átdiffundáló anyag tömege m arányos a D molekuláris diffúziós tényezővel és a diffundáló komponens fázisokbeli Δc koncentrációkülönbségével, valamint fordítottan arányos δ-val a fázisok között kialakult határréteg vastagságával.

A diffúziós tényező, D, azt mutatja meg, hogy mekkora tömeg diffundál egységnyi idő alatt egységnyi felületen keresztül, ha a koncentrációkülönbség egységnyi. A hőmérséklet növelésével a diffúziós tényező értéke is növekszik. Gázoknál és gőzöknél a nyomás növelése is javítja a D- értékét.

Fick törvényét elemezve, megállapítható, hogy az anyagátbocsátás akkor nagy, ha: - Nagy a koncentrációkülönbség, - Nagy a fázisok érintkezési felülete és - Kicsi a határréteg vastagsága.

Fontosabb anyagátbocsátási műveletek: Abszorpció – gáz elnyeletése folyadékban, amelyben a szétválasztás jellemzője az anyagátmenet a gázfázisból a folyadékfázisba. Extrahálás – folyadék- vagy szilárd fázisban levő anyag átoldása egy másik, az elsővel nem vagy csak részben elegyedő folyadékba. Lepárlás – homogén folyadékfázisok szétválasztásának művelete, a folyadékfázis és annak részleges elpárologtatásával létrejövő gőzfázis közötti anyagátmenet alapján (desztillálás, rektifikálás).

Adszorpció – gázok, gőzök vagy oldatok egyik alkotójának (komponensének) megkötése szilárd, pórusos anyagokkal (adszorbensekkel), amelyben a szétválasztás jellemzője az anyagátmenet a gáz-(gőz-) vagy folyadékfázisból a szilárdba. Szárítás – szilárd anyagok nedvességtartalmának eltávolítása, általában a nedvességtartalom elpárologtatásával. A műveletben a nedvesség a szilárd fázisból a gáz-vagy gőzfázisba megy át. Kristályosítás – kristályos szilárd fázis kiválasztása oldatokból vagy olvadékokból. Jellemzője az anyagátmenet a folyadékfázisból a szilárd fázisba.