HOẠT ĐỘNG ĐƠN VỊ: CÁC LOẠI VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các hoạt động của đơn vị là những hoạt động liên quan đến các xử lý vật lý đối với nguyên liệu để thu được sản phẩm mong muốn từ việc này. Tất cả các hoạt động này tuân theo các định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng, cũng như động lượng.

Các hoạt động này tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu thô (ở trạng thái lỏng, rắn hoặc khí) đến các lò phản ứng, cũng như làm nóng hoặc làm mát nó. Chúng cũng thúc đẩy sự tách biệt hiệu quả của một thành phần cụ thể khỏi hỗn hợp sản phẩm.

Đập nước là ví dụ về hoạt động của đơn vị

Không giống như các quá trình đơn nhất làm biến đổi bản chất hóa học của vật chất, các hoạt động tìm cách sửa đổi điều kiện của nó thông qua gradient của một trong những đặc tính hóa lý của nó. Điều này đạt được bằng cách tạo ra một gradient trong chuyển động khối lượng, năng lượng hoặc số lượng.

Không chỉ trong ngành công nghiệp hóa chất có vô số ví dụ về các hoạt động này, mà còn trong nhà bếp. Ví dụ, đánh bông một phần sữa nước sẽ tạo ra kem và sữa tách béo.

Mặt khác, nếu thêm dung dịch axit (axit xitric, giấm, v.v.) vào cùng loại sữa này, nó sẽ gây ra sự biến tính của các protein của nó, đây là một quá trình (axit hóa) chứ không phải một hoạt động đơn vị.

Các loại hoạt động của đơn vị

Hoạt động chuyển vật liệu

Các hoạt động đơn vị của loại này truyền khối lượng thông qua một cơ chế khuếch tán. Nói cách khác: nguyên liệu thô chịu sự tác động của một hệ thống tạo ra sự thay đổi nồng độ của thành phần được chiết xuất hoặc tách ra.

Một ví dụ thực tế đang xem xét việc chiết xuất dầu tự nhiên từ một số loại hạt.

Vì dầu về bản chất là vô cực, chúng có thể được chiết xuất bằng dung môi không phân cực (chẳng hạn như n-hexan), dung môi này rửa sạch hạt nhưng không phản ứng (về mặt lý thuyết) với bất kỳ thành phần nào của chất nền của chúng (vỏ và quả hạch). ).

Hoạt động truyền nhiệt

Ở đây, nhiệt được truyền từ cơ thể ấm hơn sang cơ thể lạnh hơn. Nếu nguyên liệu thô là vật liệu lạnh và điều cần thiết là phải tăng nhiệt độ của nó lên, ví dụ, giảm độ nhớt của nó và tạo điều kiện thuận lợi cho một quá trình, thì nó được đưa vào tiếp xúc với dòng chảy hoặc bề mặt nóng.

Tuy nhiên, những hoạt động này vượt ra ngoài sự truyền nhiệt "đơn giản", vì năng lượng cũng có thể được chuyển hóa thành bất kỳ biểu hiện nào của nó (ánh sáng, gió, cơ, điện, v.v.).

Một ví dụ về điều trên có thể được nhìn thấy trong các nhà máy thủy điện, nơi các dòng nước được sử dụng để tạo ra điện.

Hoạt động truyền khối lượng và năng lượng đồng thời

Trong kiểu hoạt động này, hai hiện tượng trước xảy ra đồng thời, chuyển khối lượng (gradient nồng độ) sang một gradient nhiệt độ.

Ví dụ, nếu đường được hòa tan trong một nồi nước và sau đó đun nóng nước, sự kết tinh của đường xảy ra khi nó được làm lạnh từ từ.

Tại đây, quá trình chuyển đường hòa tan diễn ra đối với các tinh thể của nó. Hoạt động này, được gọi là kết tinh, cho phép thu được các sản phẩm rắn với độ tinh khiết cao.

Một ví dụ khác là làm khô cơ thể. Nếu một muối ngậm nước bị tác dụng nhiệt, nó sẽ giải phóng nước thủy luyện dưới dạng hơi nước. Điều này lại tạo ra sự thay đổi nồng độ khối lượng của nước trong muối khi muối tăng nhiệt độ.

Ví dụ

Chưng cất

Chưng cất bao gồm việc tách các thành phần của hỗn hợp lỏng dựa trên độ bay hơi hoặc điểm sôi của chúng. Nếu A và B trộn lẫn và tạo thành một dung dịch đồng nhất, nhưng A sôi ở 50 ° C và B ở 130 ° C, thì A có thể được chưng cất từ ​​hỗn hợp thông qua phương pháp chưng cất đơn giản.

Hình ảnh trên đại diện cho một thiết lập điển hình của một quá trình chưng cất đơn giản. Ở quy mô công nghiệp, cột chưng cất lớn hơn nhiều và có các đặc điểm khác, cho phép tách các hợp chất có nhiệt độ sôi rất gần nhau (chưng cất phân đoạn).

A và B đựng trong bình tĩnh (2), được đốt nóng trong bồn dầu (14) bằng tấm gia nhiệt (13). Bể dầu đảm bảo sự sưởi ấm đồng nhất hơn trên khắp cơ thể của quả bóng.

Khi hỗn hợp tăng nhiệt độ khoảng 50 ° C, hơi của A thoát ra và tạo ra số đọc trên nhiệt kế (3).

Sau đó, hơi nóng của A đi vào bình ngưng (5), nơi chúng được làm lạnh và ngưng tụ do tác dụng của nước chảy xung quanh ly (đi vào ở 6 và rời ra ở 7).

Cuối cùng, khí cầu (8) nhận được A đặc. Nó được bao quanh bởi một bể lạnh để ngăn chặn sự rò rỉ của A ra môi trường (trừ khi A không bay hơi nhiều).

Sự hấp thụ

Hấp thụ cho phép tách các thành phần có hại ra khỏi dòng khí sau đó được thải ra môi trường.

Điều này được thực hiện bằng cách cho khí đi qua cột chứa đầy dung môi lỏng. Do đó, chất lỏng hòa tan một cách chọn lọc các thành phần có hại (như SO ₂ , CO, NO _x và H ₂ S), để lại khí thoát ra từ nó “sạch”.

Ly tâm

Trong hoạt động đơn lẻ này, máy ly tâm (thiết bị trong hình trên) tạo ra một lực hướng tâm vượt quá hàng nghìn lần gia tốc trọng trường.

Kết quả là các hạt lơ lửng lắng xuống đáy ống, tạo điều kiện cho việc gạn hoặc lấy mẫu phần nổi sau đó.

Nếu lực hướng tâm không hoạt động, lực hấp dẫn sẽ tách chất rắn ra với tốc độ rất chậm. Ngoài ra, không phải tất cả các hạt đều có cùng trọng lượng, kích thước hoặc diện tích bề mặt, vì vậy chúng không lắng đọng thành một khối rắn duy nhất ở đáy ống.

Sàng lọc

Giống như sự hấp thụ, sự hấp phụ rất hữu ích trong việc làm sạch các dòng chất lỏng và rắn. Tuy nhiên, điểm khác biệt là các tạp chất không xâm nhập vào vật liệu hấp phụ, là một chất rắn (giống như silica gel màu xanh trong hình trên); thay vào đó nó dính vào bề mặt của nó.

Tương tự như vậy, bản chất hóa học của chất rắn khác với bản chất của các phần tử mà nó hấp phụ (ngay cả khi có ái lực lớn giữa chúng). Vì lý do này, hấp phụ và kết tinh - tinh thể hấp phụ các hạt để phát triển - là hai hoạt động đơn vị khác nhau.

Người giới thiệu

1. Fernández G. (ngày 24 tháng 11 năm 2014). Hoạt động đơn vị. Được truy cập vào ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: Industrialriaquimica.net
2. Carlos A. Bizama Fica. Hoạt động của đơn vị: Bài 4: Các loại hoạt động của đơn vị. . Được lấy vào ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: academia.edu
3. Môn học: Công nghệ Hóa học (Hữu cơ). Bài giảng 3: Các nguyên tắc cơ bản của quá trình đơn vị và hoạt động của đơn vị trong ngành công nghiệp hóa chất hữu cơ. . Được lấy vào ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: nptel.ac.in
4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Hoạt động đơn vị. . Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: ceng.tu.edu.iq
5. RL Earle. (1983). Hoạt động của Đơn vị trong Chế biến Thực phẩm. Được lấy vào ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: nzifst.org.nz
6. Mikulova. (1 tháng 3 năm 2008). Slovnaft - Nhà máy polypropylene mới. . Được truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
7. Rockpocket. (Ngày 13 tháng 3 năm 2012). Máy ly tâm nhiệt. . Được truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
8. Mauro Cateb. (2016, ngày 22 tháng 10). Silica gel màu xanh. . Được lấy vào ngày 24 tháng 5 năm 2018, từ: flickr.com