第16講吸收平衡與速率

1、第16講 吸收平衡與速率 這一講我們討論吸收，什么叫吸收操作呢？做有機、無機實驗時，我們常用洗氣瓶，洗去氣體中的某個成份。如果要除去含酸的氣體，我們在洗氣瓶中裝上堿液。這就是吸收的例子。 家庭主婦切洋蔥時，常拌有刺眼氣體產(chǎn)生。為了減輕刺眼傷害，常在旁邊放一盆水，可以減輕眼傷害。這就是刺眼氣體溶解于水，這就是吸收。 切洋蔥 當我們打開碳酸飲料瓶口時，就有氣體沖出。這是氣體的反溶解，這就是碳酸氣的解吸。 開碳酸飲料 什么叫吸收和解吸呢？利用組成混合氣體各組份，在溶液中溶解度不同，用來分離氣體混合物的操作，稱為吸收。吸收就是溶解。使溶解在液相中的氣體釋放出來，稱為解吸。解吸就是反溶解 花航母 在焦化

2、廠，焦爐氣中含有多種氣體，如CO,CO2,H2,NH3，苯等氣體。工廠用清水噴淋溶解氨氣，將氨氣回收為氨水。這就是吸收。這是工廠的氨洗塔。 焦化廠洗氨塔 這是從合成氨原料氣中，回收CO2的工業(yè)流程。先用乙醇胺吸收原料氣中的CO2。得到富含CO2的乙醇胺。在圖中，富含CO2的乙醇胺溶液從塔頂噴淋下來，水蒸汽從塔底通入。在汽液接觸中，CO2氣體逐漸從乙醇胺溶液中釋放出來。這就是解吸操作。 既然吸收和解吸都與溶解度有關。如何表達溶解度呢？溶解度就是吸收平衡問題。在一定溫度和壓力下，氨氣的溶解速率，等于氨氣從水中釋出的速率時，此時水中溶解的氨氣量，即為該溫度和壓力下的溶解度。 若溫度、壓力不變，測得某

3、動態(tài)平衡下，溶液上方的氨氣分壓為p1，溶于水的氨濃度為x1。再改變氨濃度為x2，測得上方氨分壓為p2，依此類推，假定測得了n組數(shù)據(jù)。將n組數(shù)據(jù)標繪在圖上，即為氨水的平衡曲線。 這是將實驗所得數(shù)據(jù)，換算為p*-x數(shù)據(jù)。 將表中數(shù)據(jù)，以x為橫坐標，為p*縱坐標，標繪在圖中。所得曲線，即為20，一個大氣壓下，氨水的平衡曲線。也稱為氨水溶解度曲線。 在低濃度下，平衡分壓p*與溶液濃度x，服從亨利定律p*=E.x。 這是亨利定律的另外兩種表達形式。E,H,m都統(tǒng)稱亨利系數(shù)，y*=mx的應用更多些。 之所以有三種形式的亨利定律，主要為了應用方便。無論是給出E，還是給出H，都可以計算得到m的數(shù)值。 亨利定律是吸收平衡問題，傳質(zhì)快慢是傳質(zhì)速率問題。對于氣體的擴散，氣相擴散的質(zhì)量通量，等于氣相傳質(zhì)系數(shù)乘分壓差。對于液體的擴散，液相擴散的質(zhì)量通量，等于液相傳質(zhì)系數(shù)乘濃度差。 “雙膜”模型有三點假設，第一，氣體溶解到液體過程中，要通過氣膜和液膜，傳質(zhì)速率服從費克定律。 第二，擴散傳質(zhì)是穩(wěn)定過程。就是說，氣相中的傳質(zhì)速率，等于在液相中的傳質(zhì)速率，即NAG=NAL。第三，在氣液界面處無阻力，且界面上的氣液組成達到平衡。即pi和ci在汽-液相平衡線上。 只要已知氣、液主體濃度PA和CA，氣、液傳質(zhì)系數(shù)kG和kL，以及氣液相平衡曲線，就可以求得傳質(zhì)速率NA了。避開了氣、液傳質(zhì)