Processi di separazione: definizione e applicazioni
I processi di separazione sono fondamentali in diversi ambiti industriali e scientifici. Per effettuare tali processi, è necessario utilizzare dispositivi che consentano di separare i diversi componenti di una miscela grazie alla cessione di energia. Esistono vari modi per operare nei processi di separazione, come ad esempio fornire calore al sistema in modo che l’acqua evapori, condensandola a una temperatura più bassa, raffreddare il sistema separando l’acqua sotto forma di ghiaccio, o forzare la soluzione a scorrere attraverso una particolare membrana che lasci fluire l’acqua preferenzialmente al sale.
Grado di separazione e bilancio materiale
Il grado di separazione che può essere conseguito in un particolare processo è caratterizzato dal fattore di separazione, il quale riflette il rapporto fra le frazioni molari dei due componenti nelle correnti di uscita. I processi di separazione sono di particolare interesse poiché consentono, ad esempio, la separazione del sale disciolto nell’acqua marina.
Un impianto di separazione può essere considerato come un sistema termodinamico aperto agli scambi di materia ed energia, il cui normale funzionamento si svolge in regime stazionario. In queste condizioni, i parametri intensivi che caratterizzano lo stato del sistema, come la pressione, la temperatura e le concentrazioni delle diverse specie, rimangono costanti nel tempo, ma variano nei diversi punti del sistema, influenzando le velocità dei processi con cui avvengono gli scambi di materia ed energia.
Inoltre, per poter applicare il principio di conservazione della materia in termini quantitativi, si utilizza il bilancio materiale, che esprime l’accumulo di materia entro il sistema come differenza tra l’ingresso e l’uscita di materia. Questo concetto è fondamentale per comprendere i flussi all’interno degli impianti di separazione e ha un ruolo cruciale nell’ottimizzazione dei processi.