【正文】 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 10ncA， k m ol / m3 O2? n = 3 ， CO2? n = 2 ， SO2? n = 1 ， NH3? n = 0 幾種氣體在 20 ℃ 水中的 溶解度曲線 難溶體系 溶解度適中體系 易溶體系 （ 1）不同氣體的溶解度差異很大 （ 2）對于稀溶液或極稀溶液，溶解度曲線近似為直線，即 AA pHc ??亨利定律 pA=723cA pA= pA= pA= (3)加壓、降溫有利于吸收操作 定義：用來描述 稀溶液 或（難容氣體）在一定溫度下，當(dāng)總壓不高時，互成平衡的氣液兩相組成之間的關(guān)系。 氣相： pi， yi， Yi 液相： xi， ci， Xi 34 二 亨利定律（ Henry’s law） pixi關(guān)系 pici關(guān)系 xiyi關(guān)系 XiYi關(guān)系 （ 1） 基本式 (pex) 若溶質(zhì)在氣相中的組成以分壓 p表示 ， 在液相中的組成以 x表示 ， pex溶解度曲線近似可用通過原點的直線表示 ， 則亨利定律寫成如下形式： 式中： pe — 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓 ， kPa； x — 溶質(zhì)在液相中的摩爾分數(shù)； E — 亨利系數(shù) ， kPa。 mxy e ?ye：與該液相成平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分率； x：液相中溶質(zhì)的摩爾分率； m：相平衡常數(shù)，無因次。 m值愈小表明該氣體的溶解度愈大。 mxxPEy e ??在低濃度氣體吸收計算中 ， 通常采用基準不變的摩爾比 Y（ 或 X ） 表示組成 。 CA —— 溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度 ， kmol/m3； H —— 溶解度系數(shù)； kmol/(m3?kPa)； HCp Ae ?（ 4） peC關(guān)系 注意： ① H是溫度的函數(shù)， T↑→H↓→溶解度 ↓ ②不同溶質(zhì) H不同，易溶氣體 H大，難溶氣體 H小 定律形式 常數(shù)含義 備注 P*=Ex E,亨利系數(shù) P*,稀溶液中溶質(zhì) （ 被吸收組分 ） 平衡分壓 ， x為被吸收組分在液相中的摩爾分數(shù) 對于一定體系 ， E是溫度的函數(shù) ， 一般 ， 溫度上升 ， E增大 ， 不利于氣體吸收 。 H為溫度的函數(shù) ， 隨溫度升高減小 ， 其數(shù)值等于平衡分壓 1大氣壓時的溶解度 同一溶劑中難溶氣體 H值小 E＝ (1/H)*(den/M) den為溶液的密度 ， M是溶劑 A的相對分子質(zhì)量 y*=mx m,相平衡常數(shù)，無量綱 m＝ E/P,P為氣相的總壓 m為由試驗結(jié)果算出來的數(shù)值 。 同一溶劑中難溶氣體 m值大 Y*=mX m同上 亨利定律既可由液相組成計算氣相組成，也可由氣相組成計算液相組成。 亨利定律表達式中各系數(shù)之間的關(guān)系 E~H關(guān)系 E~m關(guān)系 H~m關(guān)系 SEMH??pEm ?mpMHS1??1atm下，濃度為 （摩爾分數(shù)）的稀氨水在20℃ 時氨的平衡分壓為 ，其相平衡關(guān)系服從亨利定律，氨水密度可近似取1000kg/m3。 例： 解： Pxp ?? ? ??? 3eS1 a t m 1 0 1 . 3 k Pa , 0 . 0 2 1 .6 6 6 k P a , 1 0 0 0 k g /m已 知 ：eepp = E x E =x ??1 . 6 6 6( 1 ) E 8 3 . 3 k P a0 . 0 2: 由 得 ：eeey m xy p / PmxxEm=P?? ? ? ???( 2) m 9 9: 由 得 ：或0 . 6 6 7ssHEM?? ? ? ??31000( 3 ) k m o l / ( m k P a )8 3 . 3 1 8舉例： ?例 21： 含有 30%（體積） CO2的某種混合氣與水接觸，系統(tǒng)溫度為 30℃ ，總壓為 ，試求液相中 CO2的平衡濃度 為若干 kmol/m3. 解： pi=pyi= =,故亨利定律適用。因此，根據(jù)氣液兩相 實際組成 與相應(yīng)條件下 平衡組成的 比較，可以 ? 判斷傳質(zhì)進行的方向 ? 確定傳質(zhì)推動力的大小 ? 指明傳質(zhì)過程所能達到的極限 1 判斷傳質(zhì)進行的方向 設(shè)某瞬時，氣相中溶質(zhì)的實際組成為 y， 溶液中溶質(zhì)的實際組成為 x。 y x o y*=f(x) P y x y* x* 釋放溶質(zhì) 吸收溶質(zhì) 結(jié)論： 若系統(tǒng)氣、液相濃度 (y,x)在平衡線下方，則體系將發(fā)生從液相到氣相的傳質(zhì)，即解 吸過程。 y x o y*=f(x) R y x y* x* 2 確定傳質(zhì)的推動力 以氣相表示的傳質(zhì)推動力 以液相表示的傳質(zhì)推動力 *yyy ???xxx ??? *傳質(zhì)的推動力示意圖 *x*y*yyy ???xxx ??? *y*=mx 3 指明傳質(zhì)進行的極限 對于逆流吸收塔 液相出口最大組成 氣相出口最低組成 X2 X1 Y1 Y2 min2Ymax1X2*2 mXY ?mYX 1*1 ????1 氨 水的相平衡方程 Y*=。 練習(xí) amp。 5 在 P=1000kPa， T=25℃ 下，含 CO2 y= CO2為 的水溶液接觸 問： (1)將發(fā)生吸收還是解吸？ (2)如氣體與水溶液逆流接觸，空氣中的 CO2含量最低可能降到多少？ ? 吸收的目的和依據(jù)？ （溶解度差異） 小 結(jié) ? 工業(yè)吸收過程氣液接觸的方式有幾種？ ? 根據(jù)溶解度曲線判斷低溫高壓有利于 _____（吸收 or解吸），為什么？ ? 吸收過程的極限是什么？ （級式接觸和微分接觸） （吸收） （氣液相平衡） ? 亨利定律適用的條件？ ? 溫度與亨利系數(shù) E、 H、 m的關(guān)系？ 亨利系數(shù)哪個與壓力有關(guān)？ Pe=Ex Pe=Hc ye=mx m=E/P （ t↑ → E↑ H ↑ m ↑ →溶解度 ↓； P↑→ m↓, H、 E不變） 小 結(jié) ? 過程方向： yye , xxe ； 吸收 yye , xxe ；解吸 ? 過程極限： x1max= x1e= y1/m ； y2min= y2e= mx2。 小 結(jié) 四 吸收過程的機理 —— 雙膜理論 1 傳質(zhì)過程概念 在含有兩個或兩個以上組分的混合體系中，