【正文】 間通過塔任一截面單位面積的惰性氣體的量，kmol/(m2 參數(shù)加下標(biāo)“1”代表濃端；參數(shù)加下標(biāo)“2”代表稀端。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表示。液體因不斷吸收可溶組分，其流量不斷增大；與此相反，氣體流量也不斷減少。 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。解釋：（結(jié)合推導(dǎo)及圖示）穩(wěn)定傳質(zhì)過程滿足： （730） 所以： 圖75 界面濃度的確定 或 （731） 其中xA、yA易測得，若kx、ky已知，則上式在xA、yA坐標(biāo)系中是一條通過點(diǎn)（xA、yA）而斜率為kx/ ky的直線。（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。kmol/m3），即1/h； U——噴淋密度，即單位時(shí)間內(nèi)噴淋在單位塔截面積上的液相體積，m3/(m2h)（2）常壓下用水吸收CO2 式中：k1a——液膜體積吸收系數(shù)，kmol/（m3kPa）； G——?dú)庀嗫账|(zhì)量流量，kg/(m2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/（m3如水吸收SO丙酮等過程。 m很大，有，屬于液膜傳質(zhì)過程控制。(2)液膜控制（結(jié)合式724） 對于難溶氣體組分，當(dāng)m值很大時(shí)，可以忽略組分在氣體中的傳質(zhì)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）對于易溶氣體組分，溶質(zhì)在吸收劑中的溶解度很大。3. 吸收控制步驟結(jié)合式722，式724我們發(fā)現(xiàn)：在總阻力中，每一項(xiàng)的阻力所占的分?jǐn)?shù)，不僅取決于kx和ky值，而且還取決于相平衡常數(shù)平均值m。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。應(yīng)用時(shí)，應(yīng)注意吸收系數(shù)與傳質(zhì)推動力相對應(yīng)。說明幾點(diǎn)：?以E表示的亨利系數(shù)； ?隨溫度升高，E增大； ?通過比較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。Pa；x取摩爾分?jǐn)?shù)（無量綱），p*取Pa，則E—Pa；y*，x分別為溶質(zhì)在氣相、液相中的摩爾分?jǐn)?shù)時(shí)，m無量綱，又稱相平衡常數(shù)。 圖74 常見氣體在水中的平衡溶解度對于非理想溶液，當(dāng)總壓不高（一般不超過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均稱為亨利系數(shù)，但其單位不同。結(jié)合書P214，圖74（幾種常見氣體SONHHCL在水中的平衡溶解度）可知： ?不同性質(zhì)的氣體在同一溫度和壓力下的溶解度不同； ?氣體的溶解度與溫度有關(guān)，多數(shù)氣體的溶解度隨溫度的升高而降低；?采用溶解力強(qiáng)、選擇性好的溶劑，提高總壓和降低溫度，都會有利于增大被溶解氣體組分的溶解度。（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)。在一定的溫度和壓力下，吸收過程的傳質(zhì)速率等于解吸過程的傳質(zhì)速率，氣液兩相就達(dá)到了動態(tài)平衡，簡稱相平衡或平衡。s）； 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。Pa）； ky——以yA—yA*為推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2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*為推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2這樣，這些方程式的實(shí)用價(jià)值大大減少，因此，有必要推導(dǎo)出總傳質(zhì)速率方程。s）； kL——以為推動力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，m/s。s若以PA—PAi或yA—yAi為氣相傳質(zhì)推動力，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——以為推動力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2設(shè)組分是濃度為yA的氣相傳遞到濃度為xA的液相中，如圖73所示。由于傳質(zhì)推動力表示方法有多種，因而傳質(zhì)速率方程也有多種表示方法。根據(jù)雙膜理論，在穩(wěn)定吸收操作中，從氣相主體傳遞到界面吸收質(zhì)的通量等于從界面?zhèn)鬟f到液相主體吸收質(zhì)的通量，在界面上無吸收質(zhì)積累和虧損。通過上述分析可以看出傳質(zhì)的推動力來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)阻力主要來自氣膜和液膜。 圖72 雙膜理論示意圖 氣液相質(zhì)量傳遞過程是：直至達(dá)到動態(tài)平衡為止。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)生對流作用的膜層）——?dú)饽鸵耗ぁＶ本€表示雙膜理論模型兩相中濃度分布；虛線表示擴(kuò)散邊界層理論模型兩相中濃度分布。gWhiaman）提出的，它不僅適用于分析物理吸收過程，也可用來分析伴有化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收過程。該理論是劉易斯（WK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)過程?！后wA的密度，g/cm3.；L1——液體的初始高度，cm；L2——液體的最終高度，cm；、——分別為LL2時(shí)空氣分壓；t——變化時(shí)間，s。液體正上方的空氣分壓pB2可通過蒸汽液體平衡（VLE）數(shù)據(jù)得到。液體表面位于L1時(shí)，污染物的濃度非常低。DAB與氣體B通過氣體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。[教學(xué)方法及手段] 課堂講授[課外作業(yè)][學(xué)時(shí)分配] 6學(xué)時(shí) [教學(xué)內(nèi)容] (1)吸收過程的氣液平衡；(2)伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收動力學(xué)；(3)催化作用原理及氣體催化凈化；(4)吸收法凈化其他氣態(tài)污染物；(5)吸附理論；(6)吸附設(shè)備及其計(jì)算方法；(7)吸附法凈化有機(jī)蒸氣；(8)吸附法凈化其他氣態(tài)污染物[自學(xué)內(nèi)容] 亨利定律參數(shù)的換算第一節(jié) 氣體擴(kuò)散分子擴(kuò)散：物質(zhì)在靜止的或者垂直于濃度梯度方向作層流流動的流體中傳遞，是由分子運(yùn)動引起的。. . . .. .第7章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)[教學(xué)目的] 通過本章的學(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題。[教學(xué)重點(diǎn)] 掌握氣體擴(kuò)散、氣體吸收、吸附和催化的基本原理和過程 了解常用吸收劑、吸附劑和催化劑的特性 初步學(xué)會設(shè)計(jì)吸收塔、吸附床和催化轉(zhuǎn)化器[教學(xué)難點(diǎn)] 雙膜理論傳質(zhì)計(jì)算及氣固相催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。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)動外，更主要的是由于流體中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動而引起的擴(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通過惰性氣體組分B的運(yùn)動，可用A在B中的擴(kuò)散系統(tǒng)DAB給出。同一物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)隨介質(zhì)的種類、溫度、壓強(qiáng)及濃度的不同而變化?？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。上述擴(kuò)散方程可用于近似標(biāo)準(zhǔn)條件下的氣體。 氣體在液相中的擴(kuò)散 氣體A通過液體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)。關(guān)于氣液的兩相的物質(zhì)傳遞理論，隨著工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，目前已有許多學(xué)說，諸如“雙膜理論”（又稱“滯留膜理論”），“溶質(zhì)滲透理論”，“表面更新理論”等，但在解釋吸收過程機(jī)理時(shí)，目前仍以雙膜理論為基礎(chǔ)，其應(yīng)用也最廣泛。Lewis）和懷特曼（W結(jié)合雙膜理論示意圖解釋說明“雙膜理論”基本論點(diǎn)。基本論點(diǎn)： （1）在氣液兩相接觸時(shí)，兩相間有個(gè)相界面。 （2）氣液兩個(gè)膜層分別將各項(xiàng)主體流與相界面隔開，滯留膜的厚度隨各項(xiàng)主體的流速和湍 流狀態(tài)而變，流速愈大，膜厚度愈薄。 （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。 吸收質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積界面而被吸收劑吸收的量稱之為吸收速率。吸收傳遞速率方程：吸收速率=吸收推動力吸收系數(shù) 吸收率=吸收推動力/吸收阻力傳質(zhì)系數(shù)=1/傳質(zhì)阻力。分傳質(zhì)速率方程式：描述從一相主體流至氣液兩相接觸表面或從兩相接觸表面至另一相主體流的傳質(zhì)方程式。 圖73 氣液兩相間的傳質(zhì)過程示意圖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。s）； kG——以為推動力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2Pa）以xAi—xA或CAi—CA為液相傳質(zhì)推動力，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——以為推動力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2無論氣相分傳質(zhì)速率方程，還是液相分傳質(zhì)速率方程，為計(jì)算NA都必須知道kG(ky)、kL（kx）及相界面上的平衡關(guān)系。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)過程的推動力，則分別得到穩(wěn)回收過程的氣相和液相總傳質(zhì)速率方程式。ss）； P*——與液相主體中吸收質(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為推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，m/s； kx——以xA*— xA為推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2 氣液平衡1. 氣液相平衡關(guān)系式 當(dāng)混合氣體可吸收組分（吸收質(zhì)）與液相吸收劑接觸時(shí)，則部分吸收質(zhì)向吸收劑進(jìn)行質(zhì)量傳遞（吸收過程），同時(shí)也發(fā)生液相中吸收質(zhì)組分向氣相逸出的質(zhì)量傳遞過程（解吸過程）。平衡時(shí)氣相中的組分分壓稱為平衡分壓