氣體的溶解度1

第七章吸收 一 氣體在液體中的溶解度二 亨利定律三 氣液相平衡與吸收過程的關(guān)系 第二節(jié)吸收的氣液相平衡關(guān)系 一 氣體的溶解度 1 氣體在液體中溶解度的概念溶解度 相平衡狀態(tài)下 氣相中的溶質(zhì)分壓成為平衡分壓或飽和分壓 液相中溶質(zhì)濃度成為平衡濃度或平衡溶解度 簡稱溶解度 2 溶解度曲線在一定溫度 壓力下 平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相和液相中的濃度的關(guān)系曲線 吸收劑 溫度T P一定時(shí) 不同物質(zhì)的溶解度不同 溫度 溶液的濃度一定時(shí) 溶液上方分壓越大的物質(zhì)越難溶 對于同一種氣體 分壓一定時(shí) 溫度T越高 溶解度越小 對于同一種氣體 溫度T一定時(shí) 分壓P越大 溶解度越大 加壓和降溫對吸收操作有利 二 亨利定律 1 亨利定律 E 亨利系數(shù) 單位與壓強(qiáng)單位一致 E值取決于物系的特性及溫度 溫度T上升 E值增大 在同一溶劑中 E值越大的氣體越難溶 2 亨利定律的其他表示形式1 用溶質(zhì)A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利定律 H 溶解度系數(shù) 單位 kmol m3 Pa或kmol m3 atm H是溫度的函數(shù) H值隨溫度升高而減小 易溶氣體H值大 難溶氣體H值小 H與E的關(guān)系 設(shè)溶液的密度為 濃度為 則 對于稀溶液 2 氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律 m 相平衡常數(shù) 是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù) 溫度升高 總壓下降則m值變大 m值越大 表明氣體的溶解度越小 m與E的關(guān)系 由分壓定律知 由亨利定律 即 3 用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律a 摩爾比定義 由 當(dāng)溶液濃度很低時(shí) X 0 上式簡化為 亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為 例 在常壓及20 下 測得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)為 0 5gNH3 100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為400Pa 在該濃度范圍下相平衡關(guān)系可用亨利定律表示 試求亨利系數(shù)E 溶解度系數(shù)H 及相平衡常數(shù)m 氨水密度可取為1000kg m3 解 由亨利定律表達(dá)式知 亨利系數(shù)為 又 而 相平衡常數(shù) 溶解度系數(shù)為 或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它系數(shù) 三 用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程 對解吸而言 若保持液相濃度x不變 氣相濃度y最高只能升到與之相平衡的濃度y 即ymax y 若保持氣相濃度y不變 則液相濃度x最高也只能降到與氣相濃度y相平衡的濃度x 即xmin x 1 吸收限度 2 判斷過程的方向 例 在101 3kPa 20 下 稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為 若含氨0 094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和組成 的氨水接觸 確定過程的方向 解 將其與實(shí)際組成比較 氣液相接觸時(shí) 氨將從氣相轉(zhuǎn)入液相 發(fā)生吸收過程 或者利用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際液相組成成平衡的氣相組成 將其與實(shí)際組成比較 氨從氣相轉(zhuǎn)入液相 發(fā)生吸收過程 若含氨0 02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和x 0 05的氨水接觸 則 氣液相接觸時(shí) 氨由液相轉(zhuǎn)入氣相 發(fā)生解吸過程 此外 用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時(shí)的傳質(zhì)方向具體方法 已知相互接觸的氣液相的實(shí)際組成y和x 在x y坐標(biāo)圖中確定狀態(tài)點(diǎn) 若點(diǎn)在平衡曲線上方 則發(fā)生吸收過程 若點(diǎn)在平衡曲線下方 則發(fā)生解吸過程 2