【正文】 第 2 章 吸 收 一、吸收及其依據(jù) 吸收： 吸收依據(jù)： 分離氣體混合物的傳質(zhì)單元操作。 各組份在液相中的溶解度不同。 二、吸收過(guò)程 吸收質(zhì)（溶質(zhì)） A； 惰性組分（載體） B； 吸收劑（溶劑） S； 吸收液（ A＋ S）； 尾氣 B ＋ A。 三、應(yīng)用 分離氣體混合物，獲得某一組分； 凈化氣體； 制備溶液。 四、吸收分類(lèi) 物理吸收； 化學(xué)吸收； 單組分吸收； 多組分吸收； 等溫吸收； 非等溫吸收。 五、吸收機(jī)理 方向與限度取決于平衡關(guān)系 氣 pA A＋ B 液 xA S A pApA*時(shí) pA*與 xA呈平衡 與蒸餾比較 1）同為分離均相物系的氣－液傳質(zhì)操作； 2）第二個(gè)物系 蒸餾：產(chǎn)生氣相 直接得 A、 B。 吸收：外界引入氣相 不能直接得 A、 B，需二次分離。 3）蒸餾：雙向傳質(zhì) 吸收：?jiǎn)蜗鄠髻|(zhì) B、 S停滯組份。 六、脫吸： 當(dāng) pApA*時(shí)，進(jìn)行著吸收逆過(guò)程－脫吸。 氣體吸收的相平衡關(guān)系 氣體的溶解度 一、溶解度： A、 B S A CA* T、 P一定，氣體在液體中的飽和濃度。 表明吸收過(guò)程可能達(dá)到的極限程度。 二、溫度對(duì)溶解度的影響 單組份、 組分?jǐn)?shù) C＝ （ A、 B、 S）、 相數(shù) Φ＝ 2。 相律： F＝ C－ Φ＋ 2 ＝ 3－ 2＋ 2＝ 3 CA*＝ f ( t、 P總 、 PA） 低壓下 ,t一定 CA*＝ f ( PA） 三、不同氣體溶解度差異（同一溶劑） 舉例： NH SO O2在水中的溶解度與 pA*之間關(guān)系。 溶液濃度一定，易溶氣體 pA* 難溶氣體 pA* 同種溶質(zhì)， T 而溶解度 結(jié)論：加壓、降溫對(duì)吸收有利。 亨利定律 一、亨利 (Henry)定律 P總 不高， T一定， p*=E x (21) 說(shuō)明： p*、 x 、 E（亨利系數(shù)，壓強(qiáng)單位 ） x p* 實(shí)際濃度 平衡分壓 適用于 t 一定，理想溶液。 E為該 t 下純?nèi)苜|(zhì) p176。 用于難溶、較難溶氣體（或易溶稀溶液）； 難溶氣體， E為常數(shù)； E由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，查手冊(cè)（ P78）； E＝ f （ T）， T E （即 T CA* ), 因此 ,難溶 E ,而易溶 E 二、 Henry定律的其它形式 2)(2 Hcp* ?說(shuō)明： ① C為體積摩爾濃度［ kmol/m3]； ② H為溶解度系數(shù) [kmol/］； ③ H～ E關(guān)系： 推導(dǎo)： 1m3： 溶質(zhì)［ kmol/m3] 溶劑 kmo l M McssA?? ?則 x 溶質(zhì)＋溶劑溶質(zhì)? M McccSA??? ? )Mc(MMcASS? ?? ? )Mc(McMEp*ASS? ?? ? )c(MMEH1ASS? ?? ? 4)(2 EMHS???④ H=f（ T） T H 易溶 H 難溶 H y*=m x (25) 說(shuō)明： ① m 相平衡常數(shù)，無(wú)因次； ② m～ E： yPp ?? *yPp* ?? :xEp* ??代入 xEy*P ??? xPEy* ??總與 y*=m x 比較： 6)(2 PEm總?③ m 實(shí)驗(yàn)值 m= f (T) T P總 m (x )不利。 B、 S摩爾量不變（基準(zhǔn)） ]kmolSkmolA[ x1 xX ? X1 Xx ?? kmo lBkmo lAyyY Y1 Yy ??代入 y*=m x ： X1 Xm*Y1 *Y ??? m )X(11 XmY* ? ??10)(2x mY* ???低濃度： X Y p*=E x (21) 2)(2 Hcp* ?y*=m x (25) 10)(2x mY* ??? 吸收劑的選擇 溶解度； 選擇性； 揮發(fā)度； 粘性； 其它。 相平衡關(guān)系在吸收過(guò)程中的應(yīng)用 判斷傳質(zhì)進(jìn)行的方向 **ii y y ii xx ?? 　　或　若傳質(zhì)方向?yàn)椋簹庀? 液相 吸收 反之，傳質(zhì)方向?yàn)椋阂合? 氣相 脫收 總之，溶質(zhì)傳遞的方向是趨于平衡的方向。 確定傳質(zhì)的推動(dòng)力 ii xx ??**ii y y 　　或　推動(dòng)力為指明傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行的極限 吸收機(jī)理與吸收速率 吸收 g l A 擴(kuò)散 分子擴(kuò)散 渦流擴(kuò)散 : 流體分子無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)而傳遞物質(zhì)。（靜止或滯流） ：靠流體質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)和旋渦而傳遞物質(zhì)的。（湍流） 分子擴(kuò)散與菲克（ Fick）定律 一、分子擴(kuò)散 概念 在單相內(nèi)部有濃度差的條件下，分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而造成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。簡(jiǎn)稱(chēng)擴(kuò)散。 舉例 A B 傳遞方向： A、 B各自沿著濃度降低的方向傳遞。 推動(dòng)力：濃度差。 二、菲克（ Fick ）定律 11)(2 dZdCDJ AABA ?JA－物質(zhì) A在 Z方向上的擴(kuò)散通量， kmol/()。 dZdCA－ A的濃度梯度， kmol/m4。 DAB－物質(zhì) A在介質(zhì) B中的分子擴(kuò)散系數(shù)。 負(fù)號(hào)－表明擴(kuò)散是沿著物質(zhì) A濃度降低的方向進(jìn)行的。 A、 B在 Z方向互為相反值： 12)(2 dZdCdZdC BA ?而且， BAJJ ?根據(jù) Fick 定律： dZdCD AABA dZdCDJ BBAB ? 13a)(2 DD BAAB ??作業(yè)： P150－ 2 氣相中的穩(wěn)定分子擴(kuò)散 一、等分子反向擴(kuò)散 pA1 pA2, pB2 pB1 兩容器 T、 P相同。 精餾 傳遞速率 NA：在任意固定的空間位置上，單位 時(shí)間通過(guò)單位面積的物質(zhì)量 A［ kmol/]。 NA不涉及傳遞形式。 推導(dǎo) NA計(jì)算式： 現(xiàn)象 傳遞速率 NA (傳質(zhì)速率） NA＝ JA dZdCD A?dZdpRTD A?穩(wěn)定過(guò)程， NA為常數(shù)。因而 dZdpA也是常數(shù)， 故 pA～ Z為直線關(guān)系。 （ 2－ 15） dZdp RTDdZ AA ?? ?0 pA1 Z pA2 16)(2 )P(P RTZ DN A2A1A ?? 二、一組分通過(guò)