Ovaj udžbenik obuhvata gradivo iz oblasti prenosa mase, kao sastavnog dela nastavnog programa predmeta Tehnološke operacije, koji kao izabrani nastavnik predajem studentima svih osam nastavnih profila Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu duži niz godina. U tom periodu kao osnovnu literaturu za savladavanje ovog gradiva, pored nekoliko knjiga monografskog tipa na našem jeziku, vezanih za pojedine difuzione operacije, preporučivao sam studentima i dobro poznate udžbenike na engleskom jeziku, koji su poslužili i kao izvorna literatura za stvaranje ovog udžbenika, a prikazani su u pojedinim njegovim poglavljima (poglavlje 1: Gl, Ml, Tl; poglavlje 4: Cl; poglavlje 5: Fl). Očigledna je činjenica da ne postoji dovoljno stručne i naučne literature na srpskom jeziku iz oblasti hemijskog inženjerstva, naročito one koja sveobuhvatno obrađuje klasične i alternativne operacije prenosa mase, odnosno difuzione operacije. Smatrajući da je ovaj materijal neophodan studentima našeg Fakulteta, od kojih se očekuje kvalitetno inženjersko obrazovanje, koje će im pomoći da u svojoj budućoj industrijskoj praksi neposredno rešavaju raznovrsne praktične zadatke, prihvatio sam se vrlo složenog i izazovnog zadatka pisanja udžbenika iz oblasti prenosa mase, pre svega za potrebe studenata Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu, ali koji bi se, istovremeno, mogao uspešno koristiti i za širu inženjersku praksu u procesnoj industriji.
Koristeći svoje dugogodišnje iskustvo u izlaganju gradiva iz oblasti prenosa mase studentima III godine studija na Tehnološkom fakultetu u Novom Sadu, od-lučio sam da sadržaj udžbenika „Difuzione operacije“ koncipiram tako da u I delu knjige (poglavlja 1-4) budu izloženi osnovni pojmovi vezani za molekulsku i turbulentnu difuziju u jednoj fazi, međufazni prenos rastvorene komponente, da se prikažu osnovni zakoni prenosa mase, daju osnovne diferencijalne jednačine prenosa mase i ukratko opiše fazna ravnoteža. U II delu knjige (poglavlja 5-13) prikazane su sve klasične difuzione operacije, pri čemu je svaka operacija data u posebnom poglavlju (destilacija, rektifikacija, apsorpcija, ekstrakcija tečno-tečno, ekstrakcija čvrsto-tečno, nadkritična ekstrakcija, kristalizacija, adsorpcija i sušenje), dok se u poglavlju 14 razmatraju alternativni separacioni procesi, predstavljeni membranskim separacionim procesima. Svako od navedenih poglavlja sadrži prikaz osnovnih postavki odgovarajuće difuzione operacije (fazna ravnoteža, materi-jalni i/ili toplotni bilans, principijelne šeme vođenja procesa, postupci za proračun broja teorijskih i realnih stupnjeva kolonskih uređaja, ako se oni koriste u odgovarajućoj operaciji). Pored teorijske osnove i postupaka proračuna materijalnog i toplotnog bilansa, za svaku od difuzionih operacija data je osnovna podela uređaja u kojima se ona realizuje u procesnoj industriji, kao i kratak opis rada i ilustracija nekih od najčešće korišćenih aparata. Svako poglavlje je, inače, bogato ilustrovano nizom grafičkih prikaza, šemama pojedinih operacija i procesa, slikama ili fotografijama uređaja, kao i odgovarajućim tabelama koje sadrže neophodne inženjerske podatke. S druge strane, u udžbeniku je navedena i primena pojedinačnih difuzionih operacija na primerima razdvajanja složenih smeša karakterističnih za hemijsku, prehrambenu i farmaceutsku industriju.
U ovom pisanom materijalu za prikaz svih veličina, prisutnih u jednačinama koje opisuju ravnotežu faza, materijalni ili toplotni bilans, kao i onih koje se koriste u složenim proračunima uređaja, korišćen je opšteprihavćeni SI sistem jedinica. Izuzetaka od ovog pravila je bilo samo u nekoliko slučajeva, tj. kada su korišćene empirijske jednačine uzete iz literature, kod kojih su bile prisutne van sistemske jedinice, što je u knjizi na odgovarajućem mestu posebno naglašeno.
Želeo bih ovom prilikom da izrazim svoju zahvalnost prof. dr Miodragu Tekiću i prof. dr Mirjani Đurić na vrlo korisnim sugestijama, vezanim za definisanje sadržaja ovog udžbenika, koje sam sa zadovoljstvom prihvatio.
Na kraju želim da se iskreno zahvalim mojoj supruzi Verici, koja mi je višestruko pomogla i svesrdno hrabrila da istrajem u završetku pisanja ove knjige, kao i našoj deci, Stanislavi i Vladimiru, na razumevanju za ovu vrstu moje aktivnosti.
Iz recenzija
“Knjiga Difuzione operacije predstavlja neophodnu literaturu za predmet Tehnološke operacije i sa knjigama Tehnološke operacije I – Mehaničke operacije i Tehnološke operacije II – Toplotne operacije, koje su ranije štampane na Tehnološko-metalurškom fakultetu u Beogradu, u potpunosti pokriva nastavni program ovog predmeta za studente Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu. S obzirom na značaj predmeta Tehnološke operacije za inženjersko obrazovanje studenata Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu, mišljenja sam da bi bilo neophodno obezbediti štampanje knjige Difuzione operacije, autora prof. dr Milana N. Sovilja, i time studentima olakšati usvajanje neophodnih znanja iz ove oblasti i lakšeg polaganja ispita iz pred-meta Tehnološke operacije…”.
Prof dr Miodrag Tekić
“Na osnovu prikaza knjige, jasno je da ona sistematično i podrobno obrađuje fenomene prenosa mase u svim operacijama od značaja za tehnološki proces, dajući teorijske osnove, metode proračuna i pregled uređaja u kojima se prenos mase dešava. Tekst je napisan lepo i jednostavno, onoliko koliko je to moguće imajući u vidu složenost oblasti na koju se odnosi. Nema sumnje da će studentima svih smerova na osnovnim studijama Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu omogućiti sticanje znanja značajnog za dalje studije i savladavanje struke. S toga, sa posebnim zadovoljstvom, pred-lažem Nučno-nastavnom veću Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu da prihvati pozitivnu recenziju knjige Difuzione operacije, autora prof. dr Milana N. Sovilja, omogući njeno izdanje i predloži je studentima kao deo udžbeničkog materijala za nastavni predmet Tehnološke operacije i druge opšte i užestručne predmete koji se bave fenomenima prenosa mase…”.
Prof. dr Mirjana Đurić
Sadržaj
PRVI DEO
UVOD U PRENOS MASE
Klasifikacija operacija prenosa mase
Metode izvođenja operacija prenosa mase
Principi projektovanja
Literatura
2. MOLEKULSKA I TURBULENTNA DIFUZIJA
Molekulska difuzija u fluidima
Molekulska difuzija u tečnostima
Turbulentna difuzija u tečnostima
Molekulska difuzija u čvrstoj fazi
Lista oznaka
Literatura
3. DIFERENCIJALNE JEDNAČINE PRENOSA MASE
Lista oznaka
Literatura
4. MEĐUFAZNI PRENOS MASE
Fazna ravnoteža
Modeli za prenos mase između faza
Lista oznaka
Literatura
DRUGI DEO
OPERACIJE U SISTEMU GAS-TEČNO
5. DESTILACIJA
Ravnoteža para-tečno
Idealne smeše – Raulov zakon
Relativna isparljivost
Metode destilacije
Lista oznaka
Literatura
6. REKTIFIKACIJA
Diskontinualna (šaržna) rektifikacija
Kontinualna rektifikacija
Specijalni slučajevi rektifikacije
Uređaji za rektifikaciju
Lista oznaka
Literatura
7. APSORPCIJA
7.1 Fazna ravnoteža u apsorpciji
Mehanizam apsorpcije
Apsorpcija u razblaženim rastvorima
Načini vođenja procesa apsorpcije
Apsorpcija sa hemijskom reakcijom
Uređaji za apsorpciju
Lista oznaka
Literatura
OPERACIJE U SISTEMU TEČNO-TEČNO
8. EKSTRAKCIJA TEČNO-TEČNO
Osnovne postavke ekstrakcije tečno-tečno
Fazna ravnoteža u ekstrakciji tečno-tečno
Jednostupnjeviti kontakt faza u ekstrakciji tečno-tečno
Proračun broja teorijskih stupnjeva u višestepenoj ekstrakciji tečno-tečno
Kontinualna ekstrakcija u kolonskim uređajima
Uređaji za ekstrakciju tečno-tečno
Lista oznaka
Literatura
OPERACIJE U SISTEMU ČVRSTO-TEČNO
9. EKSTRAKCIJA ČVRSTO-TEČNO
Faktori koji utiču na brzinu ekstrakcije čvrsto-tečno
Prenos mase u ekstrakcihji čvrsto-tečno
Principijelne šeme u ekstrakciji čvrsto-tečno
Materijalni bilans ekstrakcije čvrsto-tečno
Uređaji za ekstrakciju čvrsto-tečno
Lista oznaka
Literatura
10. NADKRITIČNA EKSTRAKCIJA
Fazna ravnoteža
Uređaji za nadkritičnu ekstrakciju
Komercijalnaprimena nadkritične ekstrakcije
Literatura
11. KRISTALIZACIJA
Ravnotežna rastvorljivost u kristalizaciji
Teorija kristalizacije
Brzina kristalizacije
Materijalni i toplotni bilans kristalizacije
Uređaji za kristalizaciju
Lista oznaka
Literatura
12. ADSORPCIJA
Fizičke osobine adsorbenasa
Ravnoteža u adsorpciji
Materijalni bilans adsorpcije
Kinetika adsorpcije
Brzina adsorpcije
Principijelne šeme adsorpcije
Uređaji za adsorpciju
Lista oznaka
Literatura
OPERACIJE U SISTEMU ČVRSTO-TEČNO-GAS
13. SUŠENJE
Opšti principi sušenja
Brzina sušenja
Ravnoteža pri sušenju
Materijalni i toplotni bilans sušenja
Sušnice
Lista oznaka
Literatura
ALTERNATIVNI SEPARACIONIPROCESI
14. MEMBRANSKI SEPARACIONIPROCESI
14.1. Difuzija gasa kroz poroznu čvrstu membranu
Permeacija gasa kroz polimernu membranu
Permeacija tečnosti (dijaliza)
Reversna osmoza
Ultrafiltracioni membranski procesi
Ekstrakcija tečno-tečno kroz membranu
Perisparavanje
Lista oznaka
Literatura
INDEKS POJMOVA
Prvi deo
O autoru
Prof. dr Milan N. Sovilj
Prof. dr Milan N. Sovilj jerođen 1948. godine u Bačkom Gračacu, gimnaziju je završio 1967. godine u Odžacima, a diplomirao na Tehnološkom fakultetu u Novom Sadu 1972. godine. Na istom fakultetu je odbranio magistarski rad 1979. godine, a doktorsku disertaciju 1984. godine. U periodu 1973-85. godina na Tehnološkom fakultetu u Novom Sadu bio je asistent na predmetu Tehnološke operacije, za docenta je biran na istom predmetu 1985. godine, za vanrednog profesora 1990. godine, a za redovnog profesora 1995. godine. Izvodi nastavu još i na predmetu Procesna merna tehnika, na redovnim studijama, kao i na predmetima Odabrana poglavlja tehnoloških operacija i Principi hemijskog inženjerstva, na poslediplomskim studijama. Osim nastave na matičnom fakultetu, držao je predavanja na Prirodno-matematičkom fakultetu i Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu. Tokom 1979. godine bio je na višemesečnom naučnom usavršavanju u Institute of Chemical Process Fundamentals u Pragu, Češka Republika. Koautor je jednog praktikuma za laboratorijske vežbe iz predmeta Tehnološke operacije. Autor, odnosno koautor je preko 120 naučnih radova i saopštenja publikovanih u vodećim svetskim i domaćim naučnim časopisima, odnosno referisanih na stranim ili domaćim naučnim konferencijama. U toku rada na Fakultetu bio je nosilac ili učesnik na više od 15 naučno-stručnih projekata. U mandatnom periodu 1994-98. godina, kao i za period 2000-2002. godina obavljao je funkciju prodekana za nastavu, auperioduoktobar 2002. − februar 2003.biojev.d. dekana Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu.