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文檔簡(jiǎn)介
第六章
吸收一、氣體的溶解度二、亨利定律三、用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程
第二節(jié)
氣液相平衡2023/11/2一、氣體的溶解度
1、氣體在液體中溶解度的概念氣體在液相中的溶解度:
表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。
2、溶解度曲線
氣體在液體中的飽和濃度
對(duì)于單組分物理吸收,由相律知
2023/11/2在總壓不高,P<5atm時(shí)
一定溫度下液相組成是氣相組成的單值函數(shù)
同理,
2023/11/22023/11/22023/11/22023/11/2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(duì)于同一種氣體,分壓一定時(shí),溫度T越高,溶解度越小。對(duì)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(duì)吸收操作有利。
2023/11/2二、亨利定律1、亨利定律
E——亨利常數(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
2023/11/2H——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
2023/11/2對(duì)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。
2023/11/2m與E的關(guān)系:
由分壓定律知:由亨利定律:
即:2023/11/23)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
2023/11/2當(dāng)溶液濃度很低時(shí),X≈0,上式簡(jiǎn)化為:亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為2023/11/2例:在常壓及20℃下,測(cè)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:2023/11/2∴亨利系數(shù)為
又
,而
∴相平衡常數(shù)
2023/11/2∴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)
2023/11/2三、用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程
1、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:
用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際氣相組成
成平衡的液相組成
2023/11/2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?;蛘呃孟嗥胶怅P(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
2023/11/2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。
2023/11/22、計(jì)算過程的推動(dòng)力
當(dāng)氣液相的組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示時(shí),吸收的推動(dòng)力可表示為:
以氣相組成差表示的吸收推動(dòng)力;以液相組成差表示的吸收推動(dòng)力。
3、確定過程的極限
所謂過程的極限是指兩相充分接觸后,各相組成變化的最大可能性。
2023/11/2組成為y1的混合氣
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