Transfer de masă global

DIFUZIUNEA ÎNTRE DOUĂ FAZE

În cazul marii majorităţi a proceselor industriale bazate pe transferul de masă, trecerea unui component dintr‑o fază în alta, prin traversarea unei interfeţe, este întâlnită în mod curent.

De exemplu, în procesele de distilare, vaporii şi lichidul se aduc în contact în coloana de fracţionare, componentul mai volatil transferându‑se din faza lichidă în faza de vapori, concomitent cu transferul componentului mai puţin volatil în sens opus, din faza de vapori în faza lichidă; este vorba aici despre o difuziune echimoleculară în contracurent.

În cazul proceselor de absorbţie, gazul solubil difuzează către suprafaţa lichidului (interfaţa gaz – lichid), se dizolvă şi apoi difuzează în volumul fazei lichide. Partea din faza gazoasă insolubilă în lichid (inertul, gazul purtător, etc.) nu se transferă practic în lichid.

În procesele de extracţie lichid – lichid, solutul dintr‑un lichid se transferă în extractant,

În procesele de dizolvare a cristalelor, solutul se transferă în faza lichidă prin interfaţa solid – lichid.

În toate exemplele prezentate anterior, procesele sunt caracterizate de faptul că apare un transfer de substanţă printr‑o interfaţă.

Întrucât la interfaţă nu se acumulează substanţă, rezultă că viteza de transfer de fiecare parte a interfeţei este aceeaşi şi deci gradienţii de concentraţie se modifică în aşa fel încât să fie permanent proporţionali cu rezistenţa la transfer din faza respectivă.

În general, transferul interfazic are loc în trei etape succesive:

Difuziunea componentului care se transferă din masa fazei spre interfaţă;

Traversarea interfeţei;

Difuziunea componentului transferat de la interfaţă către interiorul celeilalte faze.

Transferul de substanţă în interiorul fiecărei faze este determinat de existenţa unui gradient de concentraţie faţă de interfaţă, ca urmare a absenţei echilibrului între fazele contactate.

La echilibru, schimbul net de substanţă între cele două faze încetează, iar concentraţiile componentului difuzionat rămân constante.

Echilibrul astfel stabilit este un echilibru dinamic: transferul nu încetează, dar fluxul de solut A, de exemplu, care difuzează din faza 1 în faza 2 este egal cu fluxul de solut A care difuzează în sens invers, din faza 2 în faza 1.