吸收相平衡和速率

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1、5.2.2 吸收的相平衡1气液两相的相平衡关系 ，即当时条件下吸收质在溶 液中的浓度，决定吸收的极 限，也就是决定系统的吸收 率和所得溶液的浓度。平衡时，液相中吸收质 数量与温度、吸收质在气相 中的分压或浓度、吸收质和 吸收剂的性质有关。图中所示为 SO2 -H2O 体系,温度对SO2 在水中溶解度的影响.可看出有什么影响吗？液相中吸收质的浓度/g 100g-1气 相 中 二 氧 化 硫 分 压 KPa024681012300C100C200C300C400C500CEvaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for

2、.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5.2.2 吸收的相平衡 一、亨利定律 二、用摩尔比表示的相平衡关系 三、气体在液体中的溶解度2Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profil

3、e 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一、亨利定律 亨利定律指出，在一定温度下对于稀溶液，当气液两相达到平衡时，吸收质在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比。 亨利定律常用以下三种方式表达：3Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client

4、 Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一、亨利定律4p p*- 平衡时吸收质的分压; Pa;x - 平衡时吸收质的摩尔分数;E - 亨利系数，Pa; 其值随温度的升高而升高。1. 用吸收质在溶液中的摩尔分数 x 表示: Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slide

5、s for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.2. 用吸收质在溶液中的物质的量浓度c (kmolm-3) 表示:5H- 溶解度系数，单位 kmolm-3Pa-1 ，其值随温度升 高而降低. 或Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Sl

6、ides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.6H 与 E 的关系:Mr-溶液的摩尔质量， gmol-1MA-吸收质的摩尔质量， gmol-1Ms-溶剂的摩尔质量，gmol-1C0-溶液的总浓总浓 度，kgm-3Evaluation only.Evaluation only. Created w

7、ith Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.3. 用吸收质在两相中的摩尔分数y、x表示 根据道尔顿分压定律 y*=p*/p ,亨利定律也可用气、液相的摩尔分数表示:7平衡条件下气体中 吸收质摩尔分数混合气的总 压力；Pa Pa 相平衡系数，无 量刚。注意:严格地说，亨

8、利定律只适用于稀溶液，如常压下难 溶或少溶气体的吸收。当液相或气相中吸收质浓度较大 时，亨利定律有偏差。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.亨利定律的三种表达方式:81. 用吸

9、收质在溶液中的摩尔分数 x 表示:2. 用吸收质在溶液中的物质的量浓度C (kmolm-3)表示:3. 用吸收质在两相中的摩尔分数 x、y 表示:E - 亨利系数, Pa; 其值随温度的升高而升高. H- 溶解度系数，单位 kmolm-3Pa-1 ，其值随温度升高而降低 。m-相平衡系数，无量刚E 与 H、m 的关系:Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Clie

10、nt Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.二、用摩尔比表示的相平衡关系 为使计算简便，工程中采用在吸收过程中数量不变的气相中的惰性组分和液相中的纯溶剂为基准，用摩尔比来表示气相和液相中吸收质的含量。 Y: 表示气相中吸收质的含量，指每摩尔惰性气体中所带有的吸收质的物质的量(mol)，摩尔比。 X: 表示液相中吸收质的含量，指每摩尔纯溶剂溶解的吸收质的物质的量(mol)，摩尔比。9Evaluation only.Evaluation only. Created

11、 with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.摩尔比Y、X与摩尔分数y、x间间的关系为为:10对气相:或对液相 : 或带入相平衡关系式对稀溶液X值较小,上式可简化为:得:Evaluation only.Evaluation only. Created with As

12、pose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.三、气体在溶液中的溶解度有三种情况111. 溶解度很小- 这类气体组分的亨利常数 E 的值很大，其 数量级为: 1109 Pa，(浓浓度不大的溶液分压压大)。如氢氢、 氧、一氧化碳等。2. 溶解度中等- 这类气体组分的亨利常数 E 的值

13、在 1107 Pa数量级。如二氧化碳.硫化氢等。3. 溶解度很大- 这类气体组分的亨利常数 E 的值不大。如氨和氯化氢等。Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.5.2.3 吸收速

14、率 一. 分子扩散定律 二. 双膜理论 三. 吸收速率方程 1. 膜层分吸收速率方程 2. 总吸收速率方程 3. 用摩尔比表示的总吸收速率方程 四. 强化吸收的途径12菲克定律Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-20

15、11 Aspose Pty Ltd.5.2.3 吸收速率 吸收速率可以概括为:13N = dn / d = KAn上式中: N- 单位时间 ()传递的吸收质的量(n) -吸收过程中的推动力,可用分压差或浓度差表示 K- 过程的传质系数吸收操作的极限取决于体系的气液平衡,吸收操作的强度取决于吸收的速率.A - 过程的传质面积Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Cl

16、ient Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.一、单相扩散分子扩散和涡流扩散：吸收质由气相转移到液相是靠扩散进行的， 扩散有分子扩散和涡流扩散。分子扩散：由分子热运动引起，静止流体和流体 做层流流动时均为分子扩散。涡流扩散: 靠流体质点的湍动进行扩散。湍流时 物质的传递主要是涡流扩散。涡流扩散速率远比 分子扩散速率大得多。14Evaluation only.Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Created with Aspose.Slide