天大精品课程例题--吸收

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1、吸收过程的气液平衡关系是研究气体吸收过程的基础，该关系通常用气体在液体中的溶解度及亨利定律表示。1.气体在液体屮的溶解度在一定的温度和压力卞，使一定量的吸收剂与混合气体接触，气相小的溶质便向液相溶剂中转移，直至液相中溶质组成达到饱和为止。此时并非没有溶质分子进入液相，只是在任何时刻进入液和中的溶质分了数与从液和逸岀的溶质分了数恰好相等，这种状态称为相际动平衡，简称相平衡或平衡。平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中的溶质组成称为平衡组成或饱和组成。气体在液体中的溶解度，就是指气体在液体中的饱和组成。气体在液体中的溶解度町通过实验测定。由实验结果绘成的曲线称为

2、溶解度曲线，某些气体在液体中的溶解度Illi线可从有关书籍、手册屮查得。L®H>boOOOI、?s±?、38s&-----■10X?・///^2or/—7-/40V—匕A/一150X?3^-2040图2-3氮在水中的溶解度曲线0X2///iox1x//、/二沙/4C204060HO100120250〔(os&oo-、ros)占、墨濃%:氧化硫在水中的溶解度曲线0204060«0100120p^/kPa图2-5氧在水中的溶解度曲线〔(ogQtfxxH、③)2.、囂注图片2-3、图片2-4和图片2-5分别为总压不很高时氨、二氧化硫和氧在水中的溶解度曲

3、线。从图分析可知：（1）在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压下，不同气体的溶解度差别很大，其中氨在水中的溶解度最大，氧在水屮的溶解度最小。这表明氨易溶于水，氧难溶于水，而二氧化硫则居中。（2）对同一•溶质，在和同的气和分压下，溶解度随温度的升高而减小。（3）对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。图片2-3、图片2-4和图片2-5分别为总压不很高时氨、二氧化硫和氧在水中的溶解度曲线。从图分析可知：（1）在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压下，不同气体的溶解度差别很大，其中氨在水中的溶解度最大，氧在水屮的溶解度最小。这表明氨易溶于水，氧难溶于水，而二氧

4、化硫则居中。（2）对同一•溶质，在和同的气和分压下，溶解度随温度的升高而减小。（3）对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大。由溶解度曲线所显示的上述规律性可看出，加压和降温有利丁吸收操作，因为加压和降温可提高气体溶质的溶解度。反Z,减压和升温则有利于解吸操作。2.亨利定律対丁•稀溶液或难溶气体，在一处温度下，当总压不很高(通常不超过500kPa)时，互成平衡的气液两相组成间的关系用亨利(Henry)定律来描述。因纽成的农示方法不同，故亨利定律亦有不同的表达形式。(1)了〜/关系若溶质在气、液和中的组成分別以分压产、摩尔分率x表示，则亨利定律可写成如下的形式，

5、即(2-1)式屮h——溶质在气相屮的平衡分压，kPa；x—溶质在液和中的摩尔分率；E—亨利系数，kPao式2-1称为亨利定律。该式表明：稀溶液上方的溶质分压与该溶质在液相屮的摩尔分率成正比，其比例系数即为亨利系数。对于理想溶液，在压力不窩及温度恒定的条件下，关系在整个组成范围内都符介亨利立律，而亨利系数即为该温度下纯溶质的饱和蒸汽压，此时亨利处律与拉乌尔定律是一致的。但实际的吸收操作所涉及的系统多为非理想溶液，此时亨利系数不等于纯溶质的饱和蒸汽压，且只在液相溶质组成很低时才是常数。因此，亨利定律适用范围是溶解度曲线直线部分。亨利系数可由实验测能，亦可从有关手册中查得。表2-1

6、列出某些气体水溶液的亨利系数,可供参考。表2-1某些气体水溶液的亨利系数气体温度/(°C)种类0510152025303540455060708090100(^X10_6)/(kPa)h25.876.166.446.706.927.167.397.527.617.707.757.757.717.657.617.55n25.356.056.777.488.158.769.369.9810.511.011.412.212.712.812.812.8空气4.384.945.566.156.737.307.818.348.829.239.5910.210.610.810.910.8c

7、o3.574.014.484.955.435.886.286.687.057.397.718.328.578.578.578.570：＞2.582.953.313.694.064.444.815.145.425.705.966.376.726.967.087.10CH.2.272.623.013.413.814.184.554.925.275.585.856.346.756.917.017.10NO1.711.962.212.452.672.913.143.353.573.773.954.244.444