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《固_液反应的界面反应模型_瞬间不可逆反应_王长泰》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、..第19卷第2期福州大学学报(自然科学版)Vol19No2JoumalofFuzhouUniversity(NaturalScienee固一液反应的界面反应模型一瞬间不可逆反应王长泰林诚(化工系)经要本文提出固一液反应的新数学棋型一界面反应模型.该模型假定反应集中在固液界面上进,.行概念简洁、数学形式简单,并便于动力学区的划分和判别本文证明该模型在描述瞬间不可..逆反应上达到相当精确的程度同时发现液休向浸人其中的旋转圆柱固体表面传质的传质系数。.。.同R存在线性关系在沙及的R范围石因子值几乎不随R。改变关性询数
2、学棋型;固一液反应;石因子0引宫.在固一液反应系统内原处在不同相内的反应物种只有经过对流和扩散等传递过程达到同一相内或相界面上相接触,.反应和传质过程并存又相互影响使数学模型才可能发生反应的建立和应用工作,比均相反应系统要复杂得多、有时甚至困难重重.所以,尽管已做过不.、、,〔’少研究积用了大量文献提出过几种模型川仍然需要并值得继续探讨.以膜理论的观点看固一液反应过程(3〕一方面固体反应物必须先溶人紧邻的自然认为,、液膜内又通过液膜向外扩散;另一方面液主体内的反应物则朝着固体表面对流进人掖膜.又扩散通过液膜;二者
3、相遇后,就在液膜的局部或全部范围,甚至还在液主休内进行反应.若按膜理,,论稍为细致地进行理论分析可能就得象分析气一液化学吸收过程那样分别,、、,对待相对速率不同的系统大致分成瞬间快速中速和极慢反应等类型并分别从解微分方程或偏徽分方程组出发.导出一组工作方程.这无疑将使固一液反应的处理象气一液反应一样麻烦或困难..,为了完全彻底避开这种麻烦或困难就要建立一种对反应和传质相对速率不管大小也即处在各种不同动力学区的反应系统都普遍适用的模型.作者希望本文提出的界面反应模型具有上述普遍适用性.它仍以膜理论为基础,但不企,图
4、构筑液膜内所发生复杂过程的复杂数学模型而是简单地假定本征反应集中在固液界面的固体表面上进行,而液相反应物种扩散通过液膜达到界面参与反应.本文拟以此模型分析处理本,征速率很大因而反应一传质相对速率大的固体酸中和这一相对简单的系统证明此模型,,,的适用性后续文章柳将讨论本征反应较慢用其它模型处理很麻烦的系统进一步考核界面反应模型的通用性.1界面反应模型,设在反应釜内同时存在固体反应物A(如苯甲酸BA)和含液相反应物B(如Na0H).:的溶液假设反应王长泰等:第2期固一液反应的界面反应模型一瞬间不可逆反应111A(固)
5、+B(液)一C(l).,以单位体积B集中在固一液界面上进行显然这是二级反应B溶液中的消耗速率表示的,,B才s。B反应速率分别正比于单位体积溶液内的的表面积即比表面积和在界面上的,,:浓度c即一dca/dt一k,socas(2)注意这里的速率常数k,有传质系数的因次·.,另一方面对B在液膜内向界面的扩散可以写出:.、矛了、‘声口、J、,一dc,/,。:一c,:r凡j月」呼心,dt一ks(c),,反应过程中式(2)和(3)表征的速率应相等因此可得一dc一/dt=ksoca、_、/(+)奥弄-’k,Ka,,式(4)和(
6、5)实际上形如熟知的串联过程总速率式迄今常用在气固反应以表征外扩.,.阎k,和k散对固体表面或内部反应的影响式中的应都是集总参数从过程的本质,,·,看k既包含B的传质系数又包含已被模型忽略的A的传质系数;k除了本征反应的速率特性外可能还包含A的溶解度等.·,k或者按定义与其直接相关的液膜厚度民又是同流动状态或搅拌速度有关的量通常用sh准数式进行关联阁.这里仿照流化床和固定床等用肠因子关联实验传质数据的作,法对搅拌釜或液体中的旋转固休设.、!,‘’“粤:(6)一一k一P‘’一“·一Ga:f“丁(7)肠一:Re..在
7、文献所载若干j。的关联式中件”‘,,,。和Re表现为准线性关系.但对于所论系统,,式(6)和(7)的线性关系在不大的R。范围内成立.式(7)比(6)多了盯项经证明对搅拌釜系统是必要的图.由式(6)和(7)得’”ee户、声‘.=Rn,n矛.、了.、J.且O几J、.,.ka二+1OU“,’‘’一‘Sc-苏一’‘’、“一‘蠢,,丁.几矛将式(8)代人式(5)得、_1/(+一二一弄,典.(11)KeRe·112·福州大学学报第19卷界而反应模型将反应归结到界而上处理的结果,速率常数的因次同川专质系数,从而一.飞便J同传质
8、系数比较二者之比,。一k/k,(12),、、定址地表征木征反应同传质的速率之比其硫必同反应为瞬时快速中速或者慢速的所谓动力学区伏分相对应.主要由式(2)一(5)和〔11)、(12)具体化的界面反应模型,其悄休概念简沽明了,数学形式极简单,多为人所熟知,完全不涉及微分或偏微分方程,以简单的代数式包含了址低限度个数的重要参数,但木文将证明其对瞬间反应系统的适用性.2实验和数据
