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文档简介

1、第16讲 吸收平衡与速率 这一讲我们讨论吸收,什么叫吸收操作呢?做有机、无机实验时,我们常用洗气瓶,洗去气体中的某个成份。如果要除去含酸的气体,我们在洗气瓶中装上碱液。这就是吸收的例子。 家庭主妇切洋葱时,常拌有刺眼气体产生。为了减轻刺眼伤害,常在旁边放一盆水,可以减轻眼伤害。这就是刺眼气体溶解于水,这就是吸收。 切洋葱 当我们打开碳酸饮料瓶口时,就有气体冲出。这是气体的反溶解,这就是碳酸气的解吸。 开碳酸饮料 什么叫吸收和解吸呢?利用组成混合气体各组份,在溶液中溶解度不同,用来分离气体混合物的操作,称为吸收。吸收就是溶解。使溶解在液相中的气体释放出来,称为解吸。解吸就是反溶解 花航母 在焦化

2、厂,焦炉气中含有多种气体,如CO,CO2,H2,NH3,苯等气体。工厂用清水喷淋溶解氨气,将氨气回收为氨水。这就是吸收。这是工厂的氨洗塔。 焦化厂洗氨塔 这是从合成氨原料气中,回收CO2的工业流程。先用乙醇胺吸收原料气中的CO2。得到富含CO2的乙醇胺。在图中,富含CO2的乙醇胺溶液从塔顶喷淋下来,水蒸汽从塔底通入。在汽液接触中,CO2气体逐渐从乙醇胺溶液中释放出来。这就是解吸操作。 既然吸收和解吸都与溶解度有关。如何表达溶解度呢?溶解度就是吸收平衡问题。在一定温度和压力下,氨气的溶解速率,等于氨气从水中释出的速率时,此时水中溶解的氨气量,即为该温度和压力下的溶解度。 若温度、压力不变,测得某

3、动态平衡下,溶液上方的氨气分压为p1,溶于水的氨浓度为x1。再改变氨浓度为x2,测得上方氨分压为p2,依此类推,假定测得了n组数据。将n组数据标绘在图上,即为氨水的平衡曲线。 这是将实验所得数据,换算为p*-x数据。 将表中数据,以x为横坐标,为p*纵坐标,标绘在图中。所得曲线,即为20,一个大气压下,氨水的平衡曲线。也称为氨水溶解度曲线。 在低浓度下,平衡分压p*与溶液浓度x,服从亨利定律p*=E.x。 这是亨利定律的另外两种表达形式。E,H,m都统称亨利系数,y*=mx的应用更多些。 之所以有三种形式的亨利定律,主要为了应用方便。无论是给出E,还是给出H,都可以计算得到m的数值。 亨利定律是吸收平衡问题,传质快慢是传质速率问题。对于气体的扩散,气相扩散的质量通量,等于气相传质系数乘分压差。对于液体的扩散,液相扩散的质量通量,等于液相传质系数乘浓度差。 “双膜”模型有三点假设,第一,气体溶解到液体过程中,要通过气膜和液膜,传质速率服从费克定律。 第二,扩散传质是稳定过程。就是说,气相中的传质速率,等于在液相中的传质速率,即NAG=NAL。第三,在气液界面处无阻力,且界面上的气液组成达到平衡。即pi和ci在汽-液相平衡线上。 只要已知气、液主体浓度PA和CA,气、液传质系数kG和kL,以及气液相平衡曲线,就可以求得传质速率NA了。避开了气、液传质

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