【正文】 吸收質(zhì)濃度CA成平衡的氣相虛擬分壓，Pa； yA*——與液相主體中吸收質(zhì)濃度xA成平衡的氣相虛擬分壓，Pa； kAL——以CA*—CA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，m/s； kx——以xA*— xA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2以一個(gè)相的虛擬濃度與另一相中該組分平衡濃度的濃度差為總傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力，則分別得到穩(wěn)回收過(guò)程的氣相和液相總傳質(zhì)速率方程式。Pa）以xAi—xA或CAi—CA為液相傳質(zhì)推動(dòng)力，則液相分傳質(zhì)方程： （76） （77）式中：xAi、xA——分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾分率； CAi、CA ——分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾濃度，kmol/m3； kx——以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2 圖73 氣液兩相間的傳質(zhì)過(guò)程示意圖PP——相界面；OC——平衡線設(shè)組分從濃度為yA的氣相傳遞到濃度為yAi呈平衡的液相中，如圖73所示。吸收傳遞速率方程：吸收速率=吸收推動(dòng)力吸收系數(shù) 吸收率=吸收推動(dòng)力/吸收阻力傳質(zhì)系數(shù)=1/傳質(zhì)阻力。 （3）在界面上，氣液兩相呈平衡態(tài)，即液相的界面濃度和界面處的氣相組成呈平衡的飽和狀態(tài)，也可理解為在相界面上無(wú)擴(kuò)散阻力；（4） 在兩相主體中吸收質(zhì)的濃度均勻不變，因而不存在傳質(zhì)阻力，僅在薄膜中發(fā)生濃度變化；存在分子擴(kuò)散阻力，兩相薄膜中的濃度差等于膜外的氣液兩相的平均濃度差。基本論點(diǎn)： （1）在氣液兩相接觸時(shí)，兩相間有個(gè)相界面。Lewis）和懷特曼（W 氣體在液相中的擴(kuò)散 氣體A通過(guò)液體B的擴(kuò)散系數(shù)可以用下式估算：——液體的粘度，cP；——溶劑的締結(jié)因數(shù)?？杉僭O(shè)為零，所以根據(jù)道爾頓定律，這一點(diǎn)的pB1可以認(rèn)為是全壓。湍流擴(kuò)散：物質(zhì)在湍流流體中的傳遞，除了由于分子運(yùn)動(dòng)外，更主要的是由于流體中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)而引起的擴(kuò)散的結(jié)果：氣體從濃度較高的區(qū)域轉(zhuǎn)移到濃度較低的區(qū)域 氣體在氣相中的擴(kuò)散 方程氣態(tài)污染物A通過(guò)惰性氣體組分B的運(yùn)動(dòng)，可用A在B中的擴(kuò)散系統(tǒng)DAB給出。. . . .. .第7章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)[教學(xué)目的] 通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們了解氣態(tài)污染物控制的原理及相關(guān)計(jì)算，掌握氣體擴(kuò)散、氣體吸收、吸附和催化的基本原理、工藝及氣態(tài)污染物控制中的一些問(wèn)題。DAB與氣體B通過(guò)氣體A的擴(kuò)散系數(shù)DAB相等，可由修正的吉里蘭Gilliland 方程給出：T——絕對(duì)溫度，DAB——擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s，M——?dú)怏w的摩爾質(zhì)量，——?dú)怏w在沸點(diǎn)下呈液態(tài)時(shí)的摩爾體積，cm3/mol；——?dú)怏w密度，g/cm3.擴(kuò)散系數(shù)是物質(zhì)的特性常數(shù)之一。液體正上方的空氣分壓pB2可通過(guò)蒸汽液體平衡（VLE）數(shù)據(jù)得到。擴(kuò)散系數(shù)隨溶液濃度變化很大；上式只適用于稀溶液第2節(jié) 氣體吸收一、吸收機(jī)理氣體吸收是溶質(zhì)從氣相傳遞到液相的際間傳質(zhì)過(guò)程。gWhiaman）提出的，它不僅適用于分析物理吸收過(guò)程，也可用來(lái)分析伴有化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收過(guò)程。在相界面附近兩側(cè)分別存在一層穩(wěn)定的滯留膜層（不發(fā)生對(duì)流作用的膜層）——?dú)饽鸵耗?。通過(guò)上述分析可以看出傳質(zhì)的推動(dòng)力來(lái)自可溶組分的分壓差和在溶液中該組分的濃度差，而傳質(zhì)阻力主要來(lái)自氣膜和液膜。由于傳質(zhì)推動(dòng)力表示方法有多種，因而傳質(zhì)速率方程也有多種表示方法。若以PA—PAi或yA—yAi為氣相傳質(zhì)推動(dòng)力，則氣相分傳質(zhì)速率方程式為： （74） （75）式中：PA、PAi——分別表示吸收質(zhì)A在氣相主體和相界面上的分壓，Pa； yA、yAi ——分別表示吸收質(zhì)A在氣相主體和相界面上的摩爾分率； ky——以為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2s）； kL——以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，m/s。氣相總傳質(zhì)速率方程式： （78） （79）液相總傳質(zhì)速率方程式： （710） （711） 式中：kAg——以PA—PA*為推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2s）； xA*——與氣相中吸收質(zhì)濃度yA成平衡的液相虛擬濃度； CA*——與氣相中吸收質(zhì)分壓PA成平衡的液相中吸收質(zhì)的摩爾濃度，kmol/m3。（1） 氣體在液體中的溶解度氣體的溶解度是在100Kg水中溶解氣體的千克數(shù)。 圖74 常見(jiàn)氣體在水中的平衡溶解度對(duì)于非理想溶液，當(dāng)總壓不高（一般不超過(guò)5105Pa）時(shí)，溫度一定，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比，即： ① 或： ② 或： ③ 上式中H、E、m均稱(chēng)為亨利系數(shù)，但其單位不同。說(shuō)明幾點(diǎn)：?以E表示的亨利系數(shù)； ?隨溫度升高，E增大； ?通過(guò)比較E，我們可以判斷那些氣體易溶于水，E越小，該氣體越易溶于水。1/ky:組分在氣相主體中的傳質(zhì)阻力；m/kx為組分在液相主體中的傳質(zhì)阻力；1/ky為組分從氣相傳質(zhì)到液相的總阻力?，F(xiàn)分三種情況進(jìn)行討論吸收控制步驟：(1)氣膜控制（結(jié)合式722）對(duì)于易溶氣體組分，溶質(zhì)在吸收劑中的溶解度很大。 m很大，有，屬于液膜傳質(zhì)過(guò)程控制。補(bǔ)參考郭靜編，P114， 表81 控制因素舉例氣膜控制液膜控制雙膜控制H2O吸收NH3H2O或弱堿吸收CO2H2O吸收SO2H2O吸收HClH2O吸收Cl2H2O吸收丙酮堿液或氨水吸收SO2H2O吸收O2濃硫酸吸收NO2濃硫酸吸收SO2H2O吸收H2弱堿吸收H2S（1）用水吸收氨 式中：kga——?dú)饽んw積吸收系數(shù)，kmol/（m3h)（2）常壓下用水吸收CO2 式中：k1a——液膜體積吸收系數(shù)，kmol/（m3（3）用水吸收SO2 氣液界面上氣相濃度和液相濃度難以用取樣分析法確定，常用作圖法和解析法求算。 物理吸收1. 吸收操作線方程在吸收操作中，一般應(yīng)用逆流原理可提高溶劑的使用效率，獲得最大的分離效果，所以在此重點(diǎn)討論逆流操作的物料平衡。然而純吸收劑和惰性氣體這兩種載體的流量是不變的，所以在吸收設(shè)計(jì)中，通常是采用載體流量作為運(yùn)算的基準(zhǔn)，這時(shí)氣液濃度就以摩爾分子比來(lái)表示。s)；GB——單位時(shí)間通過(guò)塔任一截面單位面積的惰性氣體的量，kmol/(m2此直線上任一點(diǎn)的Y、X都對(duì)應(yīng)著吸收塔中某一截面處的氣液相組成。?解釋?zhuān)簭奈召|(zhì)氣相角度分析，由于吸收過(guò)程是可溶組分有氣相溶于液相的過(guò)程，所以可溶組分在氣相中的濃度必定大于其在液相的和氣相相平衡的濃度；否則就成為工業(yè)廢水處理中的“吹脫”處理，而變成一個(gè)解吸過(guò)程。s)；L——表示單位時(shí)間通過(guò)塔任一截面單位面積吸收液摩爾流量，kmol/(m2在吸收塔設(shè)計(jì)中要處理的廢氣流量、進(jìn)出塔氣體溶質(zhì)濃度（即G、GB、YY2）均由設(shè)計(jì)任務(wù)而定，吸收劑的種類(lèi)和進(jìn)塔濃度X2由設(shè)計(jì)者決定。(1) 如何確定Ls/GB？（Ls/GB）min的提出。最小液氣比可用作圖法求取，具體作法分兩種情況： ?吸收平衡線下凹，如圖76（a）所示。h）應(yīng)大于為充分潤(rùn)濕填料所必需的最小噴淋密度，一般為34 m3/m2一方面選擇較大的噴淋量，操作線的斜率增大，傳質(zhì)推動(dòng)力增大，有利于吸收的操作，可減少設(shè)備的尺寸和投資；另一方面增大吸收劑用量，動(dòng)力消耗增大，X1降低，對(duì)需回收吸收劑的操作來(lái)說(shuō)，增加了溶液再生的困難，操作費(fèi)用增加。3. 填料層高度計(jì)算（自學(xué)）填料層高度等于所需的填料層體積除以塔截面積。這就使總吸收系數(shù)增大，吸收速率提高。這里選取兩分子反應(yīng)（A+B→AB），定性地考察化學(xué)反應(yīng)速率對(duì)液相吸收系數(shù)，即對(duì)吸收速率的影響。即有： （748）為討論方便，設(shè)備吸收組分A與溶液中所含的組分B發(fā)生相互反應(yīng)：（通式） 有關(guān)系式（前提：被吸收組分濃度及各反應(yīng)組分濃度較低）① 亨利定律關(guān)系式： （749）② 化學(xué)平衡關(guān)系式：（750） （751） 將（751）代入（749）得：（752）下面從幾種具體的情況來(lái)討論化學(xué)吸收的氣液平衡關(guān)系：(1)被吸收組分與溶劑的相互作用 反應(yīng)式表示為： 被吸收組分A進(jìn)入液相后的總濃度CA可寫(xiě)成： （753） 其化學(xué)平衡常數(shù) （754）于是有： （755）又若是稀溶液吸收，則遵循亨利定律，即有[A]=HAPA*，代入（93），于是有： （756）在稀溶液中，B很大可視為常數(shù)，且k不隨濃度變化，故1+k[B]可視為常數(shù)，此時(shí)，即形式上服從亨利定律，但不同的是，表明溶解度系數(shù)較HA增大了（1+k[B]）倍，結(jié)果使過(guò)程有利于氣體組分A的吸收。②溶液的吸收能力還受活性組分起始濃度CB0的限制，CA*≤CB0（只能趨近于而不能超過(guò)（略講）化學(xué)吸收比物理吸收具有更快的吸收速率，這是因?yàn)楸晃諝怏w組分與吸收劑或吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。為了表明其增強(qiáng)的程度，引入“增強(qiáng)系數(shù)”的概念。本書(shū)以膜模型理論進(jìn)行討論。分類(lèi)：目前，工業(yè)上常用的吸收設(shè)備的類(lèi)型主要有表面吸收器、鼓泡式吸收器、噴灑吸收器三大類(lèi)。有水平液面的表面吸收器、液膜吸收器、填料吸收器和機(jī)械膜式吸收器。該吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。其中③④⑤多數(shù)情況下是設(shè)計(jì)者選定的，但是確定時(shí)要考慮到經(jīng)濟(jì)效益，取最佳條件。常用于凈化煤氣中的CO2和廢氣中的SOHF、SiF4以及去除NH3和HCl等。它們能與氣態(tài)污染物SOHCl、HF、NOx等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而吸收能力大大增加，凈化效率高，液氣比低。實(shí)際中，要考慮加壓、冷卻所需的費(fèi)用及工藝上造成的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。 ⑤壓損的計(jì)算（伴有化學(xué)吸收過(guò)程）(1)填料的選擇作用：可為氣液傳質(zhì)提供良好的傳質(zhì)條件。填料塔的壓降影響動(dòng)力消耗和正常操作費(fèi)用。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)：① 由ut確定，u0=～ ut，其中ut為液泛速率。 例：一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合氣中的氨。解：屬于低濃度氣體吸收，且氣液平衡關(guān)系服從亨利定律，則：最小液氣比：清水用量： 出塔氨水濃度：總評(píng)：題型較簡(jiǎn)單，要求各公式的含義必須明確。物理吸附：由于分子間范德華力引起的，它可以是單層吸附，亦可以是多層吸附。應(yīng)該指出的是，同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附，而在較高溫度下發(fā)生化學(xué)吸附，即物理吸附發(fā)生在化學(xué)吸附之前，當(dāng)吸附劑逐漸具備足夠高的活化能后，即發(fā)生化學(xué)吸附（圖713）。（1）白土 白土分為漂白土和酸性白土。漂白土吸附劑對(duì)各種油類(lèi)脫色很有效，并可去除油中的臭味，使用后的漂白土，經(jīng)洗滌及灼燒除去吸附在表面和孔隙內(nèi)的有機(jī)物后，可重復(fù)使用。（2）氧化鋁活性氧化鋁是將含水氧化鋁，在