العلومالكيمياءالكيمياء العضوية

عملية الفصل

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو الفصل؟
  • ما هي طرق الفصل الكيميائية؟

ما هو الفصل؟

 

عمليات الفصل هي الترس الرئيسي في بئر التصنيع لصناعات العمليات الكيميائية (CPI). يتم استخدامها في الأعمال الأساسية مثل إزالة الملوثات من المواد الخام واستعادة وتنقية المنتجات الأولية وإزالة الملوثات من مياه الصرف وتيارات الهواء. في معظم الأوقات المواد التي نراها من حولنا ليست في شكلها النقي. هم في الأساس خليط من مادتين أو أكثر. ومن المثير للاهتمام أنّ الخلائط تميل أيضًا إلى أن تأتي بأشكال مختلفة. لذلك، هناك عدة أنواع من تقنيات الفصل التي تُستخدم في فصل خليط من المواد. أما بالنسبة للحاجة إلى الفصل، فعادةً ما يتم ذلك لإزالة جميع المواد غير المرغوب فيها والحصول على مكونات مفيدة.

تشير عبارة “مثل الزيت والماء” إلى الأشياء التي لا تختلط، تمامًا مثل البئر – الزيت والماء، حيث تمنع خواصهما الكيميائية اختلاطهما. لكن في كثير من الحالات، ما نحتاجه حقًا هو طرق لتحقيق العكس – مواد مختلطة منفصلة. النفط الخام مثال جيد: إنّه خليط من العديد من الكربوهيدرات (مركبات تتكون من الهيدروجين والكربون)، بعضها يستخدم لتشغيل المحركات كوقود، والبعض الآخر في تصنيع البلاستيك أو المركبات الأخرى. تفصل بينهما عملية التقطير. إلى جانب التقطير، هناك مجموعة من تقنيات الفصل – بعضها فيزيائي والبعض الآخر كيميائي. تعتمد الأولى على الخصائص الفيزيائية للمواد، أي الخصائص التي يمكن ملاحظتها أو قياسها دون تغيير هوية المادة (على سبيل المثال: حالة المادة)، بينما تعتمد الطرق الكيميائية على الخصائص الكيميائية – التي تحدد هوية المادة.

ما هي طرق الفصل الكيميائية؟

 

التقطير، التبلور، الامتزاز، إجراءات الغشاء، الامتصاص والتعرية والأكسدة هي طرق الهندسة الكيميائية النموذجية للعزل والتنقية. يتم الفصل بين الملح والرمل بطريقتين، إمّا أن يبقى في الحمام، حيث يتم وضع الرمل على الحمام أو يشكل فيلمًا على قاع الزجاجة. وبالتالي، فإنّ الرمل لا يذوب في الماء وغير قابل للذوبان. من خلال فصل الخليط، من السهل فصل الرمل عن الماء. يمكن عزل الملح عن طريق التبخر من المحلول.

 يوجد نوعان من المخاليط: غير متجانسة ومتجانسة. يتداخل مكونان أو أكثر (أو مراحل، مناطق ذات بنية وخصائص قياسية) في مخاليط غير متجانسة ولكنّها تظل متميزة ماديًا. على الرغم من خلط السكر والماء بالتساوي في المحلول، إلا أنّ الكوكا كولا خليط متجانس. يمكنك أيضًا رؤية المكونات الأساسية في خليط متجانس مثل كوكاكولا، ولكن غير المتجانس يعني أنّه يمكنك رؤية المكونات الأساسية مثل السلطة. هل يمكن فصل المخاليط المتجانسة؟ المكونات في المخاليط المتجانسة “يمكن تمييزها عادة من خلال مراعاة الخصائص المتغيرة للمكونات المختلفة.” يمكن تسخين الخليط “حتى يتحول المكون الذي يغلي عند أدنى درجة حرارة إلى بخار ويمكن تمييزه” أثناء عملية التقطير.

في التقطير، يتم فصل مكونات خليط سائل على أساس الاختلافات في درجات حرارة الغليان. في أبسط أشكاله، يتضمن التقطير غليان الخليط وتجميع البخار في وعاء تكثيف، حيث يتحول مرة أخرى إلى سائل. أول أبخرة تظهر هي تلك الخاصة بالمادة التي تكون نقطة غليانها هي الأدنى. مع استمرار الغليان، يتم التقاط أبخرة المادة التالية في وعاء تكثيف مختلف، وهكذا. لمعرفة متى ينتهي أحد المكونات من الغليان ويبدأ آخر، يجب مراقبة درجة حرارة الخليط باستمرار.

أثناء غليان مادة واحدة، ستكون درجة حرارة الخليط “عالقة” عند نقطة غليان تلك المادة، ثمّ تستمر في الزيادة بسرعة. يعتمد تقطير الزيت الخام على هذا المبدأ، والذي يشكل الخطوة الأولى للفصل، حيث يتم فصل الزيت إلى أجزاء – مجموعات من المواد ذات درجات حرارة غليان مختلفة. ثمّ تضاف الكيماويات بغرض تحسين جودة نواتج التقطير. الأجزاء الأولية الناتجة عن التقطير الأولي للزيت الخام هي النفتا، وتستخدم في صناعة البنزين لمحركات السيارات وكمواد خام لصناعة البلاستيك؛ الكيروسين، الذي يستخدم لتوليد الوقود للمحركات النفاثة؛ وقود الديزل المستخدم لتشغيل محركات الديزل ومازوت يستخدم كوقود لمحطات الطاقة.

باستخدام قمع فصل: يتم استخدام قمع الفصل لفصل مكونات الخليط بين مرحلتين من السوائل غير القابلة للامتزاج. المرحلة الأولى هي المرحلة المائية والمرحلة الأخرى عبارة عن مذيب عضوي. يعتمد هذا الفصل على الاختلافات في كثافة السوائل. السائل ذو الكثافة الأكبر يشكل الطبقة السفلية والسائل ذو الكثافة الأقل يشكل الطبقة العليا. يعتمد اختيار تقنيات الفصل على نوع الخليط والاختلاف في الخصائص الكيميائية لمكونات الخليط.

المصدر
Separation of Mixtures Using Different TechniquesMethods of SeparationSeparation processes ‘Divorcing’ Materials – Separation Methods in Science, Industry, and at Home

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى