環(huán)境工程原理習(xí)題集含完整答案

1、第八章吸收8.1在30C,常壓條件下，用吸收塔清水逆流吸收空氣-SO2混合氣體中的SO2,已知?dú)?液相平衡關(guān)系式為y47.87x,入塔混合氣中SO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.05,出塔混合氣SO2摩爾分?jǐn)?shù)為0.002,出塔吸U液中每100g含有SO20.356g,試分別計(jì)算塔頂和塔底處的傳質(zhì)推動(dòng)力，用y、x、p、C表示。解：(1)塔頂出塔SO2的摩爾分?jǐn)?shù)為y20.002,入塔吸收液中SO2的摩爾分?jǐn)?shù)為x20所以與出塔氣相平衡的吸收液摩爾分?jǐn)?shù)為X；0.002/47.874.17105與入塔吸收液平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)為y20所以x2x2*x24.1710504.17105*y2y2y20.00200.002p2

2、101.325y2101.3250.0020.2026kPa忽略吸收液中溶解的SO2,則摩爾濃度可計(jì)算為c1000/1855.6mol/L0255.6(2)塔底入塔SO2x255.64.171050.00232mol/L的摩爾分?jǐn)?shù)為y10.05,出塔吸收液中SO2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.356/64x1100 /180.001所以與入塔氣相平衡的吸收液摩爾分?jǐn)?shù)為0.05/47.87 0.0010444與出塔吸收液平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)為y147.87x147.870.0010.04787*5所以x1x1x10.00104440.0014.4410*_y1y1y10.050.047870.00213P110

3、1.325y1101.3250.002130.2158kPacI55.6x155.64.441050.00247mol/L8.2吸收塔內(nèi)某截面處氣相組成為vo.05,液相組成為x0.01,兩相的平衡_.,一一5關(guān)系為y2x,如果兩相的傳質(zhì)系數(shù)分別為ky1.2510kmol/(m2s),5-kx1.2510kmol/(m2s),試求該截面上傳質(zhì)總推動(dòng)力、總阻力、氣液兩相的阻力和傳質(zhì)速率。解：與氣相組成平衡的液相摩爾分?jǐn)?shù)為y2x20.010.02所以，以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為*yyy0.050.020.03同理，與液相組成平衡的氣相摩爾分?jǐn)?shù)差為x*0.05/20.025所以，以液相摩爾

4、分?jǐn)?shù)差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為xxx0.0250.010.015以液相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為Kx11/kx 1/mky1551/ 1.25 101/ 2 1.25 100.83 105kmol/(m2s)以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為KyKx/m0.83105/20.42105kmol/(m2s)傳質(zhì)速率_5_7NaKxx0.83100.0151.2510kmol/(m2s)或者NaKyy0.421050.031.26107kmol/(m2s)以液相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)分析傳質(zhì)阻力總傳質(zhì)阻力1/Kx1/0.831051.20105(m2s)/kmol其中液相傳質(zhì)阻力為1

5、/kx1/1.251050.8105(m2s)/kmol占總阻力的66.7%氣膜傳質(zhì)阻力為1/mky1/21.251050.4105(m2s)/kmol占總阻力的33.3%8.3用吸收塔吸收廢氣中的SO2,條件為常壓，30C,相平衡常數(shù)為m26-7,在塔內(nèi)某一截面上，氣相中SO2分壓為4.1kPa,液相中SO2濃度為0.05kmol/m3,2氣相傳質(zhì)系數(shù)為G.kmol/(m2hkPa),液相傳質(zhì)系數(shù)為L(zhǎng).9m/h,吸收液密度近似水的密度。試求：(1)截面上氣液相界面上的濃度和分壓；(2)總傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)速率。解：(1)設(shè)氣液相界面上的壓力為pi,濃度為Ci忽略SO2的溶解，吸收液的

6、摩爾濃度為c1000/1855.6kmol/m3溶解度系數(shù)H25560.0206kmol/(kPam3)mp026.7101.325在相界面上，氣液兩相平衡，所以ci0.0206pi又因?yàn)榉€(wěn)態(tài)傳質(zhì)過(guò)程，氣液兩相傳質(zhì)速率相等，所以kGppikLcic所以1.51024.1pi0.39ci0.05由以上兩個(gè)方程，可以求得pi3.52kPa,ci0.0724kmol/m3(2)總氣相傳質(zhì)系數(shù)112KG0.00523kmol/(mhkPa)1/kG1/HkL1/0.0151/0.02060.39總液相傳質(zhì)系數(shù)KlKG/H0.00523/0.02060.254m/h與水溶減平衡的氣相平衡分壓為pc/H0

7、.05/0.02062.43kPa所以用分壓差表小的總傳質(zhì)推動(dòng)力為ppp4.12.431.67kPa與氣相組成平衡的溶液平衡濃度為c*Hp0.02064.10.084kmol/m3用濃度差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為cc*c0.0840.050.034kmol/m3傳質(zhì)速率NaKGp0.005231.670.0087kmol/(m2h)或者NaKlc0.2540.0340.0086kmol/(m2h)kG 5 10 68.4101.3kPa操作壓力下，在某吸收截面上，含氨0.03摩爾分?jǐn)?shù)的氣體與氨濃度為1kmol/m3的溶液發(fā)生吸收過(guò)程，已知?dú)饽髻|(zhì)分系數(shù)為4kmol/(mskPa),液膜傳質(zhì)分系數(shù)為

8、kL1.510m/s,操作條件下的溶解度系數(shù)為H0.73kmol/(m2kPa),試計(jì)算：(1)界面上兩相的組成；(2)以分壓差和摩爾濃度差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力、總傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)速率;(3)分析傳質(zhì)阻力，判斷是否適合采取化學(xué)吸收，如果采用酸溶液吸收，傳質(zhì)速率提高多少。假設(shè)發(fā)生瞬時(shí)不可逆反應(yīng)。解：(1)設(shè)氣液相界面上的壓力為pi,濃度為Ci因?yàn)橄嘟缑嫔?，氣液平衡，所以ciHpi,ci0.73pi氣相中氨氣的分壓為p0.03101.33.039kPa穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)條件下，氣液兩相傳質(zhì)速率相等，所以ppiki_gc51063.039pi1.5104g1根據(jù)上面兩個(gè)方程，求得pi1.44kPa,ci1.05k

9、mol/m3(2)與氣相組成平衡的溶液平衡濃度為3cHp0.03101.30.732.22kmol/m用濃度差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為3ccc2.2211.22kmol/m與水溶液平衡的氣相平衡分壓為*.pc/H1/0.731.370kPa所以用分壓差表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力為ppp3.0391.3701.669kPa總氣相傳質(zhì)系數(shù)16OKg6-4.7810kmol/(m2skPa)1/kG1/HkL1/51061/0.731.5104總液相傳質(zhì)系數(shù)KlKg/H4.78106/0.736.55106m/s傳質(zhì)速率NaKgp4.781061.6697.978106kmol/(m2s)或者NaKlc6.55

10、1061.227.991106kmol/(m2s)(3)以氣相總傳質(zhì)系數(shù)為例進(jìn)行傳質(zhì)阻力分析總傳質(zhì)阻力1/Kg1/4.781062.092105(m2skPa)/kmol其中氣膜傳質(zhì)阻力為1/kG1/51062105(m2skPa)/kmol占總阻力的95.6%液膜傳質(zhì)阻力為1/HkG1/0.731.51049.1103(m2skPa)/kmol占總阻力的4.4%所以這個(gè)過(guò)程是氣膜控制的傳質(zhì)過(guò)程，不適合采用化學(xué)吸收法。如果采用酸液吸收氨氣，并且假設(shè)發(fā)生瞬時(shí)不可逆反應(yīng)，則可以忽略液膜傳質(zhì)阻力，只考慮氣膜傳質(zhì)阻力，則KgkG5106kmol/(m2skPa),僅僅比原來(lái)的傳質(zhì)系數(shù)提高了4.6%,如

11、果傳質(zhì)推動(dòng)力不變的話，傳質(zhì)速率也只能提高4.6%。當(dāng)然，采用酸溶液吸收也會(huì)提高傳質(zhì)推動(dòng)力，但是傳質(zhì)推動(dòng)力提高的幅度很有限。因此總的來(lái)說(shuō)在氣膜控制的吸收過(guò)程中，采用化學(xué)吸收是不合適的。8.5利用吸收分離兩組分氣體混合物，操作總壓為310kPa,氣、液相分傳質(zhì)系數(shù)分別為ky3.7710kmol/(m2s)、kx3.0610kmol/(m2s),氣、液兩相平衡4符合亨利定律，關(guān)系式為P1.06710 x(p*的單位為kPa),計(jì)算：(1)總傳質(zhì)系數(shù)；(2)傳質(zhì)過(guò)程的阻力分析；(3)根據(jù)傳質(zhì)阻力分析，判斷是否適合采取化學(xué)吸收，如果發(fā)生瞬時(shí)不可逆化學(xué)反應(yīng)，傳質(zhì)速率會(huì)提高多少倍？4解：(1)相平衡系數(shù)mE

12、1.0671034.4p310所以，以液相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為114Kx43-3.05104kmol/(1/kx1/mky1/3.06101/34.43.7710m2s)以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)為KyKx/m3.05104/34.40.89105kmol/(m2s)111K xkxmkvx xy(2)以液相摩爾分?jǐn)?shù)差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)阻力為343.281033.0510其中液膜傳質(zhì)阻力為1/kx1/3.061043.27103,占總傳質(zhì)阻力的99.7%氣膜傳質(zhì)阻力為1/mky1/34.43.771037.71,占傳質(zhì)阻力的0.3%所以整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程為液膜控制的傳質(zhì)過(guò)程。(3

13、)因?yàn)閭髻|(zhì)過(guò)程為液膜控制，所以適合采用化學(xué)吸收。如題設(shè)條件，在化學(xué)吸收過(guò)程中，假如發(fā)生的是快速不可逆化學(xué)反應(yīng)，并且假設(shè)擴(kuò)散速率足夠快,在相界面上即可完全反應(yīng)，在這種情況下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收過(guò)程，此時(shí)32Kxmky34.43.77100.13kmol/(ms)與原來(lái)相比增大了426倍已知常壓下，20c時(shí)，CO2在水中的亨利系數(shù)為1.4410-5kPa,并且已知以下兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)CO2+H2O? H2CO3 K12.5 10 3kmol/m3H2co3? H + +HCO3- K21.7 104kmol/m3若平衡狀態(tài)下氣相中的CO2分壓為10kPa,求水中溶解的CO2的濃度。(

14、CO2在水中的一級(jí)離解常數(shù)為K4.3107kmol/m3,實(shí)際上包含了上述兩個(gè)反應(yīng)平衡，KK1K2)解：首先求得液相中CO2的濃度由亨利定律xp/E10/1.441056.9410忽略CO2的溶解，吸收液的摩爾濃度為c01000/1855.6kmol/m3所以CO2C0X55.66.941053.86103kmol/m3由反應(yīng)CO2+H2O?H2CO3,得KiH2CO3CO2H2CO3CO2 K13.86 10 3 2.51039.65 106 kmol/m3由反應(yīng)H2CO3? H+HCO 3 ,得 K2HCO3H2CO3HCO3K2 H 2CO3,1.71049.651064.05105km

15、ol/m3所以水中溶解的CO2總濃度為CO2H2CO3HCO33.861034.051059.651063.90103kmol/m3在兩個(gè)吸收塔a、b中用清水吸收某種氣態(tài)污染物，氣-液相平衡符合亨利定律。如下圖所示，采用不同的流程，試定性地繪出各個(gè)流程相應(yīng)的操作線和平衡線位置，并在圖上標(biāo)出流程圖中各個(gè)濃度符號(hào)的位置。YlaX2aY2aYibXiaX2bbXib圖8-1習(xí)題8.7圖示解:(a)(b)YY圖8-2習(xí)題8.7圖中各流程的操作線和平衡線*用吸收法除去有害氣體，已知操作條件下相平衡關(guān)系為y5x，混合氣體初始含量為yi0L吸收劑入塔濃度為x20.001,液氣比為2。已知在逆流操作時(shí)，氣體出

16、口濃度為y20.005。如果操作條件不變，而改為并流操作，氣體的出口含量是多少？逆流操作吸收的溶質(zhì)是并流操作的多少倍？假設(shè)總體積傳質(zhì)系數(shù)不變。解：逆流操作時(shí)，液體出口含量為qnGxi一 yiyqnL1X20.10.0050.0010.04852平均傳質(zhì)推動(dòng)力ymy1 mx1y2 m”1n - m%y2 mx20.1 1.5 0.04850.005 1.5 0.001,0.1 1.5 0.0485 In0.005 1.5 0.0010.01157傳質(zhì)單元數(shù)為NOG討瘠8.21改為并流操作后，體積傳質(zhì)系數(shù)不變，所以傳質(zhì)單元高度不變，傳質(zhì)單元數(shù)也不變。聯(lián)立并流操作的物料衡算和傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算式qnGX

17、1y1y2X2qnL TOC o 1-5 h z y1y21ymx2NOGlny1mx2y2mx11mqnGy2mx1,y1mx2qnLlnry2mx1將數(shù)值代入以上兩式，求得y20.044,x10.0291逆流和并流操作所吸收的溶質(zhì)量之比為8.9Kya h y梃Kya h yqnG yy2qnL yiy20.1 0.005 1.70.1 0.044在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合廢氣中的氨氣。已知?dú)怏w流量為1000m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，氨氣的摩爾分?jǐn)?shù)為0.01,塔內(nèi)為常溫常壓，此條. . . 一. * .件下氨的相平衡關(guān)系為Y 0.93X ,求:(1)用5 m3/h的清水吸收，氨氣的

18、最高吸收率；(2)用10 m3/h的清水吸收，氨氣的最高吸收率；(3)用5 m3/h的含氨0.5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水吸收，氨氣的最高吸收率。1000 103/22.4斛：（1） 氣體的流重為 12.4mol/s3600一5 103 103 /18液體的流量為77.2mol/s3600假設(shè)吸收在塔底達(dá)到平衡貝U 77.2 Y* /0.9312.4 0.01-Y ,所以 Y 0.0013所以最大吸收率為0.01 0.0013 c 0.870.01(2)氣體的流量為1000 103/22.4 12.4mol/s3600-口，10103103/183600液體的流重為154.4mol/s假設(shè)吸收在塔底

19、達(dá)到平衡貝U154.4Y*/0.9312.40.01-Y*,所以Y*0.00070.01 0.00070.93所以最大吸收率為0.01(3)吸收劑中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為51031030.005/17330.00535103103/18假設(shè)吸收在塔底達(dá)到平衡則77.2Y*/0.930.005312.40.01-Y*,所以Y*0.00560.010.0056所以最大吸U攵率為0.440.01用一個(gè)吸收塔吸收混合氣體中的氣態(tài)污染物A,已知A在氣液兩相中*的平衡關(guān)系為yx,氣體入口濃度為y10.1,液體入口濃度為x2.01,(1)如果要求吸收率達(dá)到80%,求最小氣液比；(2)溶質(zhì)的最大吸收率可以達(dá)到多少，此

20、時(shí)液體出口的最大濃度為多少？解：(1)氣相入口摩爾比Y1y010.11,1y10.9液相入口摩爾比X2M-00.01吸收率丫1 丫2丫10.11 丫20.110.8,所以，Y20.022所以，最小液氣比qnLYY2qnG minX20.1 0.022 0.870.1/1 0.011x210.01(2)假設(shè)吸收塔高度為無(wú)窮大，求A的最大吸收率當(dāng)液氣比(qnL/qnG)m,操作線與平衡線重合，氣液兩相在塔頂和塔底都處于平衡狀態(tài)吸收率max0.11 1。010.110.91此時(shí)液相出口濃度X1Y10110.11m1當(dāng)液氣比(qnL/qnG)m,操作線與平衡線在塔頂點(diǎn)相交，即液相進(jìn)口濃度與氣相出口濃度

21、平衡吸收率max*Y Y20.11 1 0.010.110.91Y1 0.11 m吸收率maxY Y2Y0.11 1。010.110.91此時(shí)液相出口濃度X1qnGY1mX2X2qnL與相比，吸收率達(dá)到同樣大小，但是液相出口濃度要低。當(dāng)液氣比（qnL/qnG）m,操作線與平衡線在塔底點(diǎn)相交，即液相出口濃度與氣相進(jìn)口濃度平衡此時(shí)液相出口濃度X1Y10110.11m1與相比，液相出口濃度達(dá)到同樣大小，但是吸收率要低在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合廢氣中的組分A,入塔氣體*溶質(zhì)體積分?jǐn)?shù)為0.01,已知操作條件下的相平衡關(guān)系為yx,吸收劑用量為最小用量的1.5倍，氣相總傳質(zhì)單元高度為1.2m,要求

22、吸收率為80%,求填料層的高度。解：已知傳質(zhì)單元高度，求得傳質(zhì)單元數(shù)，即可得到填料層高度。塔底：y10.010.002 , x20塔頂：y20.0110.8d L 0.01 0.002 d c1.51.20.01/1 0操作過(guò)程的液氣比為ymx2qnL/qnG1.5L/QnGm.吸收因子S-q1.2mqnG所以，傳質(zhì)單元數(shù)為 TOC o 1-5 h z 1y1mx210.01Nogln11/S21/Sln10.830.833.0511/Sy2mx210.830.002所以填料層高度為h Hog Nog1.2 3.05 3.66 m8.12在一個(gè)填料塔中用清水吸收空氣中的某氣態(tài)污染物，在其他條件

23、不變的情況下，將吸收率從95%提高到98%,則吸收劑的用量增加多少倍？假設(shè)過(guò)程為氣膜控制吸收過(guò)程，吸收因子為S1.779。解：吸收劑用量的增加，會(huì)帶來(lái)液相吸收系數(shù)的變化，題意中氣膜控制吸收而認(rèn)為總傳質(zhì)過(guò)程用意在于可以忽略液相吸收系數(shù)的變化對(duì)總傳質(zhì)系數(shù)的影響,系數(shù)不變。在清水吸收白條件下，X20吸收塔高度不變，吸收因子SqnLmqnG,假設(shè)吸收劑用量增加n倍，則吸收因子也會(huì)增加n倍。h HOLNOL浸SvS、2qnLKXaXSV11 Y1S Y2qnLKXaXSYY2S1 . qnL- lnS 11-nqnLS，ln nS 11nSY21nS其中 S=1.779,Y20.05Y1 , Y2 0.

24、02Y1所以1 ln 11.779 11.7790.05 1.779ln n1.779 11 -n1.7790.02 n1.779求得n=1.90所以吸收劑用量需要增加1.90倍。8.13在填料層高度為5m的填料塔內(nèi),用清水吸收空氣中的某氣態(tài)污染物o放氣比為1.0,吸收率為90%,操作條件下的相平衡關(guān)系為Y0.5X。如果改用另外一種填料，在相同的條件下，吸收率可以提高到95%,試計(jì)算兩種填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)之比。解：吸U因子S-qj2mqnG原填料下:N0G rTsln1 1/S Y mX2Y2mX21/S11 ln 1 0.50.53.41氣相總傳質(zhì)單元高度為:H OGqnGKYahNO

25、G53.411.466新填料下:一,1.NOGln1 1/S1/SY2mX2mX21/S0.54.703氣相總傳質(zhì)單元高度為:HOGqnGKYahNOG54.7031.063在其它條件不變的情況下，兩種填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)之比為Ky aH og1.4661.381.063第九章吸附9.125C,101.3kPa下，甲醛氣體被活性炭吸附的平衡數(shù)據(jù)如下:q/g（氣體）?g舌性炭）-100.10.20.30.35氣體的平衡分壓/Pa02671600560012266試判斷吸附類型，并求吸附常數(shù)。如果25C,101.3kPa下，在1L的容器中含有空氣和甲醛的混合物，甲醛的分壓為12kPa,向容器中

26、放入2g活性炭，密閉。忽略空氣的吸附，求達(dá)到吸附平衡時(shí)容器內(nèi)的壓力。解：由數(shù)據(jù)可得吸附的平衡曲線如下圖9-1習(xí)題9.1圖中吸附平衡線由上述的平衡曲線，可以判斷吸附可能是Langmuir或Freundlich型,1111由1-1,整理數(shù)據(jù)如下qqmkpqm1/q1053.32.861/p0.003740.000620.000180.00008作1/q和1/p的直線圖9-2習(xí)題9.1圖中1/q1/p的關(guān)系曲線由lnq1/nlnpInk,整理數(shù)據(jù)如下:lnp5.597.388.639.41lnq-2.30-1.61-1.20-1.05作lnq和lnp的直線圖9-3習(xí)題9.1圖lnq和lnp的關(guān)系曲線

27、由以上計(jì)算可知，用Freundlich等溫方程擬合更好一些。同時(shí)計(jì)算參數(shù)如下：1/n=0.3336,n=3,lnk=-4.1266,k=0.016,所以等溫線方程為q0.016p1/3題設(shè)條件下，甲醛的物質(zhì)的量為n衛(wèi)V120000.0010.0048molRT8.314298質(zhì)量為m0.0048300.144g假設(shè)達(dá)到吸附平衡時(shí)吸附量為q,則此時(shí)的壓力為0.1442q8.314298/300.001將q0.016p1/3代入，可以求得p89Pa所以此時(shí)甲醛的平衡分壓已經(jīng)很低，如果忽略的話，可以認(rèn)為此時(shí)容器內(nèi)的壓力為101.31289.3kPa現(xiàn)采用活性炭吸附對(duì)某有機(jī)廢水進(jìn)行處理，對(duì)兩種活性炭的

28、吸附試驗(yàn)平衡數(shù)據(jù)如下：平衡濃度COD1005001000150200025003000/(mg?L-1)0A吸附量/mg?g（活性炭）-1B吸附量/mg?g（活性炭）-155.6 192.3 227.8 326.147.6 181.8 294.1 357.3357.1378.394.78398.4 434.476.28Langmuir吸附等溫線方程為q k1qm / 1 k1試判斷吸附類型，計(jì)算吸附常數(shù)，并比較兩種活性炭的優(yōu)劣解：由數(shù)據(jù)可得吸附的平衡曲線如下：10050010001500200025003000/q(A)1.802.604.394.605.606.607.60/q(B)2.10

29、2.753.404.205.025.756.30,變形后可得一q1qm。整理數(shù)據(jù)如下:作/q和的直線1000200030004000平衡濃度COD/mgL-1圖9-4習(xí)題9.2圖吸附等溫線98764321001000200030004000圖9-5習(xí)題9.2圖/q和的關(guān)系曲線由直線可知，用Langmuir吸附等溫線方程可以很好地?cái)M合吸附曲線。分別求得方程的常數(shù)為活性炭A:1/qm=0.0019,qm=526,1/k1qm=1.8046,k1=0.00105活性炭B:1/qm=0.0015,qm=667,1/k1qm=1.9829,k1=0.00076比較兩種活性炭的吸附平衡常數(shù)，可以看到B的飽

30、和吸附量要大于A,比表面積較大，吸附容量比較大；而A的吸附系數(shù)比較大，吸附的性能較好。有一初始濃度（比質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為Y0的流體，要求用吸附劑將其濃度降低到Y(jié)2（對(duì)應(yīng)的固體相的吸附質(zhì)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為X2）0試證明：兩級(jí)錯(cuò)流吸附比單級(jí)吸附節(jié)約吸收劑證明：對(duì)單級(jí)吸附，由物料衡算有GY0XLX2X0所以吸附劑的用量為L(zhǎng)G丫。Y2/X2X。對(duì)于二級(jí)錯(cuò)流吸附，第一級(jí)吸附劑用量為L(zhǎng)i,一級(jí)流出流體的濃度為Yi,第一級(jí)吸附劑用量為L(zhǎng)2,一級(jí)流出流體的濃度為Y2假設(shè)兩級(jí)所用吸附劑總量為L(zhǎng)t,LtLiL2 ,兩級(jí)的物料衡算方程分別為G 丫。YLi XiX。G Y YL2 X2Xi兩式相加，并且設(shè)L2mLi可得LTm X

31、i X0 X2 X0i mG丫0丫2因?yàn)閄iX0X2X0所以 m Xi X。 X2 X。i mm X2 X0i mX2 Xo即 m Xi X。 X2 X。i mX2 X。G 丫0 丫2X2 X。所以一G丫。丫2一mXiX0X2X0im上式即為L(zhǎng)TL9.4用活性炭固定床對(duì)生物處理出水進(jìn)行深度處理，已知生物處理出水COD濃度為i00mg/L,要求活性炭吸附后出水COD濃度達(dá)到5mg/L。在不同的空床速度和床層高度下，測(cè)得的穿透時(shí)間如下：空床速度/(m?h-i)床圖/m。.4。.6。.8i.。i.2i。穿透時(shí)間/hi48.6452.775i.9iG47.3i355.2i2.582.i238.7398

32、.4564.37i8.61551.3153.3249.6352.1448.9(1)求不同空床流速下的Bohart-Adams公式的參數(shù)，并作空床流速對(duì)這些參數(shù)的曲線。(2)在進(jìn)水濃度和處理要求相同的情況下，求空床速度為12m/h,床層高度為1.5m時(shí)的穿透時(shí)間(認(rèn)為此時(shí)仍然符合Bohart-Adams公式)。解：(1)固定床的穿透時(shí)間與床高的關(guān)系式為BzA,其中B也，0v TOC o 1-5 h z 1oAln0KB1 ,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作tb和z的直線z/m圖9-6習(xí)題9.4圖tb和z的關(guān)系曲線由直線的斜率和截距可以計(jì)算得到不同空床流速下的Bohart-Adams公式的參數(shù),v/(m?h-1)B

33、N0/(mg?L-1)AK/L(mgh)-1za/m101501.71.50106449.286.5410-50.29912.5799.39.99105239.0212.310-50.299154977.45105146.5620.110-50.295空床流速對(duì)這些參數(shù)的曲線如下圖9-7習(xí)題9.4圖空床流速與N0,K,Za的關(guān)系(2)當(dāng)空床速度為12m/h,由上圖可以查得No=10.3X05mg/L,K=11.7漢0-5L/(mgh),可以求得B=858,A=251.2此時(shí)的Bohart-Adams公式為tb858z251.2當(dāng)塔高為1.5m時(shí)，穿透時(shí)間為tb8581.5251.21035.8

34、h第十章其他分離過(guò)程用H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂去除質(zhì)量濃度為5%的KCl溶液，交換平衡時(shí)，從交換柱中交換出來(lái)的H離子的摩爾分?jǐn)?shù)為0.2,試計(jì)算K離子的去除K率。已知Kh=2.5,溶披密度為1025kg/m3。解：溶液中K+的摩爾濃度為K+=50 / 100074,510250.688 mol/LkHKVk1 xKxK1Vk0.2 1 xK xK 1 0.22.5所以xK0.09K離子的去除率為1xK 1 0.09 0.91K用H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂去除海水中的Na+、K+離子（假設(shè)海水中僅存在這兩種陽(yáng)離子），已知樹脂中H+離子的濃度為0.3mol/L,海水中Na+、K+離子的濃度分別為0.1mo

35、l/L和0.02mol/L,求交換平衡時(shí)溶液中Na+、K+離子的濃度。已知KK3.0,KNa2.0。解：KKVk1xK3.0,KHNayNa1xNa2.0 xK1VkxNa1VNa同時(shí)0.3丫20.11xNa,0.3Vk0.021xK聯(lián)立以上幾式，求得xK0.023,xNa0.162所以平衡時(shí)溶液中的濃度Na+為0.0162mol/L,K+為0.00046mol/L某強(qiáng)堿性陰離子樹脂床，床層空隙率為0.45,樹脂顆粒粒度為0.25mm,孔隙率為0.3,樹脂交換容量為2.5mol/m3,水相原始濃度1.2mol/m3,液相與樹23_脂相離子擴(kuò)散系數(shù)分別為D13.410m2/h、Dr2,110m2

36、/h,溶液通過(guò)樹脂床的流速為4m/h。試判斷屬哪種擴(kuò)散控制解：彼克來(lái)準(zhǔn)數(shù)Peuro3 1 b Di0.008940.12510310.453.410Vermeulen準(zhǔn)數(shù)Ve4.8 qD.D1C0 bD1 P2Pe1/24.83.4 10 20.0089 1/2 22.252.52.11033.41020.31.20.452所以屬于液膜擴(kuò)散控制10.4已知某條件下，丙酮（A）水（B）一氯苯（S）三元混合溶液的平衡數(shù)據(jù)如下:水層（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）氯苯層（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）丙酮（A）水（B）氯苯（S）丙酮（A）水（B）氯苯（S）099.890.1100.1899.821089.790.2110.790.49

37、88.722079.690.3122.230.7976.983069.420.5837.481.7260.804058.641.3649.443.0547.515046.283.7259.197.2433.576027.4112.5961.0722.8515.0860.5825.6613.7660.5825.6613.76根據(jù)以上數(shù)據(jù)：（1）在直角三角坐標(biāo)圖上繪出溶解度曲線、聯(lián)結(jié)線和輔助曲線；（2）依質(zhì)量比組成繪出分配曲線（近似認(rèn)為前五組數(shù)據(jù)B、S不互溶）；（3）水層中丙酮濃度為45%時(shí)，水和氯苯的組成：（4）與上述水層相平衡的氯苯層的組成；（5）如果丙酮水溶液質(zhì)量比濃度為0.4kg（A）/k

38、g（B）,而且B/S=2.0,萃取劑為純氯苯，在分配曲線上求出組分A在萃余相中的組成；（6）由0.12kg氯苯和0.08kg水構(gòu)成的混合液中，加入多少丙酮可以使三元混合液成為均相溶液。解：做圖并依圖解答，解略。用三氯乙烷做萃取劑萃取污水中某種有機(jī)物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3）,原料液的流量為1000kg/h,萃取劑白用量為800kg/h,分別采用單級(jí)萃取和二級(jí)錯(cuò)流萃?。考?jí)萃取劑用量相同），求萃取后萃余相中該有機(jī)物的含量。分配曲線如下圖所示。圖10-1習(xí)題10.5圖示解：（1）單級(jí)萃取原液中丙酮的質(zhì)量比為XmF0.3/10.30.428100010.3操作線的斜率為B/S0.875800在分配曲線圖上

39、，過(guò)（0.428,0）作斜率為-0.875的操作線，交分配曲線于點(diǎn)（XmR,YmE）,即可以得到萃余相的組成，XmR=0.22。所以萃余相中，丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18圖10-2習(xí)題10.5圖的操作線1（2）二級(jí)錯(cuò)流二級(jí)錯(cuò)流時(shí)，每級(jí)萃取劑的用量相同，所以每級(jí)操作線的斜率為B/S1000 1 0.34001.75在分配曲線圖中過(guò)（0.428,0）作斜率為-1.75的第一級(jí)操作線，交分配曲線于點(diǎn)（Xm1,Ym1）,此點(diǎn)的坐標(biāo)為第一級(jí)萃余相和萃取相的組成，然后過(guò)（Xm1,0）作第一級(jí)操作線的平行線交分配曲線于（Xm2,Ym2）,即得到二級(jí)錯(cuò)流萃余相的組成Xm2=0.145o所以，萃余相中丙酮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

40、為0.127。圖10-3習(xí)題10.5圖的操作線2由于作圖的緣故，最后的結(jié)果可能會(huì)有差異。假設(shè)萃取劑S和稀釋劑B完全不互溶，在多級(jí)錯(cuò)流萃取的情況下，如果平衡關(guān)系可以用YkX表示，且各級(jí)萃取劑用量相等，證明所需的理論級(jí)數(shù)為NmXmF/XmNln1kS/B式中S為每級(jí)萃取劑用量，XmN為溶質(zhì)A在萃余相中的終濃度。證明：在多級(jí)錯(cuò)流萃取中，每級(jí)的操作線方程可以分別表示如下（假設(shè)Ym0=0):Ym1Xm1XmF，因?yàn)閅kX1XL，所以Xm1Ym2Xm2Xm1,所以,Xm2XmFkS/B2YmnX八mnXmn1，所以,X八mnXmF1kS/Bn所以1kS/BnXmFmn兩邊取對(duì)數(shù)，得nln1kS/BlnXm

41、F/XmnlnXmF/Xmnln1kS/B10.7用45kg純?nèi)軇㏒萃取污水中的某溶質(zhì)組分A,料液處理量為39kg,其中組分A的質(zhì)量比為XmFOF,而且S與料液組分B完全不互溶，兩相平衡方程Ym1.5Xm,分別計(jì)算單級(jí)萃取、兩級(jí)錯(cuò)流萃取(每級(jí)萃取劑用量相同)和兩級(jí)逆流萃取組分A的萃出率。解：(1)單級(jí)萃取料液中B的量為B39/1.330kg根據(jù)物料衡算BXmFSYmE又因?yàn)閅mE1.5XmR所以萃余相溶質(zhì)質(zhì)量比為XmR所以?質(zhì)A的萃出率為69.3%(2)兩級(jí)錯(cuò)流兩級(jí)錯(cuò)流的情況下，每級(jí)的萃取劑用量為22.5kg則第一級(jí)萃余相的濃度為XmR1BXmF300.30.14B1.5S1301.522.5

42、因?yàn)榈谝患?jí)的萃余相濃度就是第二級(jí)的原料液濃度，因此可以計(jì)算第二級(jí)的萃余相濃度BXmRBXmFB1.5S300.30.092301.545XmR2BXmR1B1.5S2300.14301.522.50.066因此溶質(zhì)A的萃出率為78%(3)兩級(jí)逆流兩級(jí)逆流的物料衡算為BXmFXmiSYm%2,BXXm2S3又根據(jù)相平衡方程Ym1.5Xm由以上三個(gè)方程式可以求得X20.036所以?質(zhì)A的萃出率為88%采用多級(jí)逆流萃取塔，以水為萃取劑，萃取甲苯溶液中的乙醛。原料液流量為1000kg/h,含有乙醛0.15,甲苯0.85(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。如果甲苯和水認(rèn)為完全不互溶，乙醛在兩相中的分配曲線可以表示為Ym2.2

43、Xm。如果要求萃余相中乙醛的含量降至0.01,試求：(1)最小萃取劑用量；(2)如果實(shí)際使用的萃取劑為最小萃取劑的1.5倍，求理論級(jí)數(shù)。解：(1)原料液中乙醛的質(zhì)量比為XmF0.15/10.150.176最終萃余相中乙醛的質(zhì)量比為Xmn0.01/10.010.01所以多級(jí)逆流操作的的操作線方程為過(guò)點(diǎn)(0.01,0)和點(diǎn)(0.176,Ym1)的直線，當(dāng)點(diǎn)(0.176,Ym1)在分配曲線上時(shí)，對(duì)應(yīng)最小萃取劑的用量。此時(shí)，Ym12.20.1760.387所以操作線的余率為max072.210.175最小萃取劑用量為Smin曲00.85384.6kg/hmax2.21(2)如果萃取劑的用量為S1.53

44、84.6576.9kg/h操作線的斜率為-850-1.47S576.9于是可以得到操作線和分配曲線圖，用作圖法可以求得理論級(jí)數(shù)為5。0.5圖10-4習(xí)題10.8圖多級(jí)逆流萃取塔操作線和分配曲線圖用反滲透過(guò)程處理溶質(zhì)為3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的溶液，滲透液含溶質(zhì)為150M0-6。計(jì)算截留率B和選擇性因子，并說(shuō)明這種情況下哪一個(gè)參數(shù)更適用.解：溶質(zhì)的量很少，可以忽略溶質(zhì)對(duì)溶液體積和總摩爾數(shù)的影響，所以截留率：選擇性因子:0.03 0.00015 0.9950.03NaIbA/B_0.03/ 0.97206xA/xB0.00015/0.99985在溶質(zhì)的量與溶液相比很少，選擇性因子很大時(shí)，采用截留率表征分離

45、情況, 結(jié)果更為清晰，容易理解。10.10用膜分離空氣（氧20%,氮80%）,滲透物氧濃度為75%。計(jì)算截留 率B和選擇性因子，并說(shuō)明這種情況下哪一個(gè)參數(shù)更適用。解：氮?dú)饨亓袈?選擇性因子：80% 25%80%0.6875y氧/y氮0.75/0.25氧/氮12x氧/x氮0.2/0.8由于分離的兩個(gè)組分總體數(shù)量相差不大，兩個(gè)參數(shù)比較，選擇性因子更能反映膜分離空氣的效率，所以這個(gè)參數(shù)更適用。含鹽量為9000mg(NaCl)/L的海水，在壓力5.6MPa下反滲透脫鹽。在25c下，采用有效面積為12cm2的醋酸纖維素膜，測(cè)得水流量為0.012cm3/s,溶質(zhì)濃度為450mg/L。求溶劑滲透系數(shù)、溶質(zhì)滲

46、透系數(shù)和脫鹽率(已知該條件下，滲透壓系數(shù)為1.8M03MPa)。解；原料液含鹽摩爾分?jǐn)?shù)xAF0.0027滲透液含鹽摩爾分?jǐn)?shù)Xap0.00014所以滲透壓1.8103(0.00270.00014)4.61MPa溶劑通量為Nv1.0105m3/(m2s)5所以溶劑滲透系數(shù)KW1.01105m3/(m2sMPa)3.64102m3/(m2hMPa)5.64.61溶質(zhì)通量為Nn7.69105mol/(m2s)5溶質(zhì)滲透系數(shù)KA5.26107m/s=1.8910-3m/h153.87.69脫鹽率153.8 7.69153.80.9520C,20MPa下，某反滲透膜對(duì)5000mg/L的NaCl溶液的截留率

47、為90%,已知膜的水滲透系數(shù)為4.8X0-5g/(cm2sMPa),求30MPa下的截留率。5解：進(jìn)料側(cè)鹽摩爾濃度為cF0.0855mol/L58.5透過(guò)側(cè)鹽摩爾濃度為cPcF10.00855mol/L膜兩側(cè)的滲透壓差為10008.31429320.08550.008550.375MPa由式(10.3.22),可得溶質(zhì)滲透系數(shù)KwpKA4.8 10 5 20 0.375 0.1 1.0510 4cm/s0.9假設(shè)當(dāng)膜兩側(cè)壓力為30MPa時(shí)，截留率為5此時(shí)，膜兩側(cè)的滲透壓差為8.314 293 2 0.0855 110000.42 1KwPKwPKa54.8 10530 0.42 1544.8

48、10 530 0.42 11.05 104可求得193.1%用微濾膜處理某懸浮液，0.1MPa下，濾膜的清水通量為150L/(m2h),已知懸浮顆粒為0.1pm的球形微粒，當(dāng)濾餅層的厚度為6pm,空隙率為0.2時(shí)，濾膜的通量為40L/(m2h),求此時(shí)的過(guò)濾壓差。6解：微濾膜的阻力為Rm上0.110360032.41012m-1Nw1501031.0103.121022濾餅的比阻力為rc180寸18021.441018m-2c232dp0.11060.23濾餅的阻力為Rrclc1.44101861068.641012m-1ccc所以題中所求條件下的過(guò)濾壓差為PNwRmRc2.48.641012

49、0.123106Pa0.123MPa采用電滲析的方法除鹽，已知料液的NaCl濃度為0.3mol/L,實(shí)驗(yàn)測(cè)得%7.8102傳質(zhì)系數(shù)為blm/s,膜中Cl-離子的遷移數(shù)為0.52,邊界層中Cl-離子遷移數(shù)為0.31,求該電滲析過(guò)程的極限電流密度。解：由式(10.3.43)得極限電流密度:ilimZDbl 隧bl tm tbl1 7.8 10 2 26.8 0.3 1030.52 0.312.99 103 A/m 2第十一章反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)根據(jù)間歇操作、半間歇操作及連續(xù)操作的特點(diǎn)，畫出在下列反應(yīng)器中或反應(yīng)器出口處反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間（或位置）的變化曲線。cAOo.3Ad.管式連續(xù)反應(yīng)器（帆CA隨位置

50、的變化）e.三級(jí)串聯(lián)槽式連續(xù)反應(yīng)器（給的）CA1cA2,CA3隨時(shí)間的變化）圖11-1習(xí)題11.1圖示（a）間歇反應(yīng)器（t=0,CA=CA0）；（b）半間歇反應(yīng)器（t=0,CA=CA0,CB=0）；（c）槽式連續(xù)反應(yīng)器；（d）管式連續(xù)反應(yīng)器（給出CA隨位置的變化）；（e）三級(jí)串聯(lián)槽式連續(xù)反應(yīng)器（給出CA1,CA2,CA3隨時(shí)間的變化）(a)(b)(c)(e)(d)圖11-2習(xí)題11.1圖中各類反應(yīng)器中A的濃度隨時(shí)間的變化曲線對(duì)于按反應(yīng)式(1)和(2)進(jìn)行的平行串聯(lián)反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)開始時(shí)系統(tǒng)中的總摩爾數(shù)為no,A、B、Q、P的摩爾數(shù)分別為：nA。、nB。、nQ。、nP。，A和B的摩爾分?jǐn)?shù)分別為ZA0

51、和ZB0O試給出t時(shí)刻時(shí)A和B的摩爾分?jǐn)?shù)ZA和ZB以及A在反應(yīng)(1)和(2)的轉(zhuǎn)化率XA1和XA2之間的關(guān)系。A+B=Q(2)A+2Q=P解：對(duì)于反應(yīng)式(1)(2)有nA nAo (1XA1Xa2 )其中:npnQ nQ。nt n。A1A2nB0nP0nA0 XA1nA2 XA2nA XA1 2 nA0 XA2A1nA0 XA1A2 n A0 XA21 (1 1)11 (1 2)1所以，t時(shí)刻時(shí)A和B的摩爾分?jǐn)?shù)為ZA0 (1XA1Za XA2)1Za0Xa12Za0Xa2ZB。ZA0XA1Zb1ZaoXa12ZaoXa2氣態(tài)NH3在常溫高壓條件下的催化分解反應(yīng)2NH3=N2+3H2可用于處理含

52、NH3廢氣?，F(xiàn)有一NH3和CH4含量分別為95%和5%的氣體，通過(guò)NH3催化分解反應(yīng)器后氣體中NH3的含量減少為3%,試計(jì)算NH3的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)器出口處N2、H2和CH4的摩爾分?jǐn)?shù)。(CH4為惰性組分，不參與反應(yīng))解：在氣相反應(yīng)中,NH3分解膨脹因子為NH13 2.12將已知數(shù)據(jù)Znh3,o0.95; Znh0.03代入式11.2.28可得:XaZao(1aZa)0.95 0.030.940.95(1 1 0.03)根據(jù)題意：zN2,00, zH,o 0,Zch4,o0.05,由表 11.2-1 可得:zN21zN2 ,0 Znh3,oXnh31NH3 zNH30XNH3zNH3qXnh3 /

53、 21NH3zNH30XNH30.95 0.94/2 cc”0.2361 1 0.95 0.943Zh2 ,o- Znh3,oXnh3zH27,1NH3zNH30XNH33zNH3,0XNH 3 / 21 NH3zNH 3,0XNH33 0.95 0.94/2 0.7081 1 0.95 0.94zCH 4zCH 4 ,00.051 NH 3 zNH 3,0XNH 30.0261 1 0.95 0.94對(duì)于習(xí)題11.3的反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)器出口處的壓力為0.1013MPa1大氣壓)、溫度為723.15K(450C),試求出各組分在反應(yīng)器出口處的濃度。解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有njPjPzjCj一j

54、VRTRT將R=8.314Pam3/(molK),P=0.1013MPa,T=723.15K代入，可得3cj=16.85zjmol/m由題目可知，zn2=0.236,zH2=0.708,zch4=0.026所以各組分在出口處的濃度為33cn2=3.98mol/m;ch2=11.93mol/m;ccH4=0.438mol/m3;cnh3=0.506mol/m3在連續(xù)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)彳r的包容平行反應(yīng)（i）和（2）,當(dāng)原料中（反應(yīng)器進(jìn)口）的A、B濃度均為3000mol/m3時(shí)，出口反應(yīng)液中的A、R的濃度分別為250mol/m3和2000mol/m3。試計(jì)算反應(yīng)器出口處的A的轉(zhuǎn)化率以及B和S的濃度（原料中

55、不含R和S）。A+B=R（1）2A=R+S（2）解：在反應(yīng)式（1）和（2）中，設(shè)A的轉(zhuǎn)化率分別為XA1和XA2則有cAcA0（1XA1Xa2）cRcR0cA0XA1cA0XA2/2將題中數(shù)據(jù)ca0=3000mol/m3;ca=250mol/m3;cro=0mol/m3;cr=2000mol/m3代入，求解方程可得xai=0.417;xa2=0.5所以反應(yīng)器出口處A的轉(zhuǎn)化率為XA=XA1+XA2=0.417+0.5=0.917B的濃度為cb=cb0ca0Xai=1749mol/m3S的濃度為cs=cso+csoxa2/2=750mol/m3對(duì)于等溫恒壓氣相反應(yīng)aAbBpP,已知該反應(yīng)的膨脹因子為

56、（A,反應(yīng)開始時(shí)各組分的分壓分別為PA0,PB0,PP0和pM0,A的摩爾分?jǐn)?shù)為ZA0O反應(yīng)系統(tǒng)中含有惰性組分M。試求出反應(yīng)體系中各組分的分壓與A的轉(zhuǎn)化率xa的關(guān)系。解：對(duì)于等溫包壓氣相反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)開始時(shí)總摩爾數(shù)為no則有反應(yīng)體系總壓強(qiáng)為po衛(wèi)也Zao轉(zhuǎn)化率為XA時(shí)的總摩爾數(shù)為nno(1aZaoXa)轉(zhuǎn)化率為Xa時(shí)A的總摩爾數(shù)為nA=n0PA0(1-xa)所以組分A的分壓為PanAnoPao(1Xa)Pao(1Xa)p0-nno(1aZaoXa)1aZaoXapB0同理可得：PbPaoXa上;A zA 0 XAPP p 0 pa o Xan ApP-:1 A zA 0 X AnpMOpM 31

57、 AzAOxA對(duì)于由反應(yīng)（1）和（2）構(gòu)成的復(fù)雜反應(yīng)，試給出反應(yīng)組分A、B、Q、P的反應(yīng)速率-a、-rB、rQ、rp與反應(yīng)（1）和（2）的反應(yīng)速度ri和r2的關(guān)系。A+2B=Q(2)A+Q=P解：根據(jù)反應(yīng)式（1）和（2）的計(jì)量方城可得rA=ri+r2；rB=2ri；rQ=rir2；rp=r2微生物反應(yīng)一般在常溫附近進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度的關(guān)系可以用下式表示：kk20t20式中：k2020c時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)；o溫度變化系數(shù)；t溫度，C。試給出a與Arrhenius公式中活化能Ea的關(guān)系式。解：由kk20t20可得kk293T293（將溫度變?yōu)榻^對(duì)溫度）lnklnk293（T293）In根

58、據(jù)式11.3.31可知In k In k0EaRT代入可得ln k ln k293EaEaaaR 293 RT變形可得(T 293) lnEaEaR 293RT即InR 293TEa在不同溫度下測(cè)得的某污染物催化分解反應(yīng)的速率常數(shù)k如下表所示,求出反應(yīng)的活化能和頻率因子。1/T /K -1溫度，（K）413.2433.2453.2473.2493.2k/mol/(gh)2.04.86.913.825.8解：根據(jù)表中數(shù)據(jù)求出Ink和1/T值，做lnk-1/T曲線如下11-3習(xí)題11.9圖lnk-1/T曲線根據(jù)式11.3.31可得6286.3所以反應(yīng)的活化能為Ea=5.2X04kJ/kmol頻率因

59、子為ko=8.36104mol/(gh)11.10在一些反應(yīng)中,反應(yīng)產(chǎn)物能對(duì)反應(yīng)起催化作用，加速反應(yīng)進(jìn)程，此類反應(yīng)稱為 自催化反應(yīng)對(duì)于由反應(yīng)式（1）和（2）表示的自催化反應(yīng)，試給出反應(yīng)物A的速率方程（包容反應(yīng)）及其積分式。(2)A+P=P+P解：在反應(yīng)（1）和（2）中，反應(yīng)速率方程為一rA1=klCA；rA2=k2GACP反應(yīng)前后總摩爾數(shù)不變，有CA0+ CP0=CA+CP, 即 CP= CA0+CP0CA對(duì)于包容反應(yīng)有dCAdt(rA1) ( rA2)k1CAk2cA(CP0CA0CA)對(duì)方程變形可得dCA(k1k2CP0k2CA0k2 CA ) CAdt積分可得Ink2CP0k2CA0k1

60、k 2cA CA0k2 cp0k1(k2CP0k2CA01)t（本題情況比較多，可以考慮從不同情況解析，比如說(shuō)考慮寫成總的反應(yīng)式后用大K表示。本解法只是一種情況）對(duì)于表11.3.1所示的恒溫包容反應(yīng)，試推導(dǎo)出以轉(zhuǎn)化率xA為變量的反應(yīng)速率方程及其積分形式。解：（1）AP零級(jí)反應(yīng)，rAk,kt=cA0XA(2)AP一級(jí)反應(yīng)，rAkcA0(1xA),kt=In(1xa)（3） AP二級(jí)反應(yīng),22kCA0(1Xa) , kt1 XaCa0 1 Xa(4)aAbBP二級(jí)反應(yīng)，akCA0CB0(1Xa)(1Xb),ktAInACB0BCA0(5) APn 級(jí)反應(yīng)，a kCA0(1 Xa) , kt -(1