当代给水与废水处理原理ppt课件.ppt

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1、当代给水与废水处理原理安徽理工大学地球与环境学院高良敏博士、教授主要内容第一节反应速率与反应级数第二节简单的基元反应第三节较复杂的反应第四节速率常数k与温度的关系第五节非基元反应的动力学模型第六节有关的动力学模型水处理中第一章化学动力学化学动力学定义从动态的角度研究化学反应产生、发展及消亡全过程。化学动力学具体内容（1）比较化学反应的快慢及外部因素的影响；（2）揭示化学历程，即反应物按何种途径转化为最终产物；（3）呈现物质结构与反应性能之间的关系。第一章化学动力学化学动力学研究层次（1）唯象动力学：研究总反应的速

2、率及影响因素，“唯象”，即:只以化反的宏观现象为依据。（2）基元反应动力学：关于基反的动力学规律与理论，并探讨总反应的动力学行为。（3）分子反应动态学：从分子、原子的量力角度研究分子间一次具体碰撞行为。第一章化学动力学§1-1反应速率与反应级数反应物及产物的历时曲线反应速率常用的反应速率表示方法如下：如果在液体容量V中的组分A由于反应在dt时间内所产生的物质的量变化为时，A的反应速率表示为式中:[A]及均代表A的浓度，的单位为molm-3s-1。当式中A代表反应物时，由于其浓度是随时间降低的，反应速率rA应为

3、负值，反之，当A代表产物时，则为正值，如右图所示。第一章化学动力学化学计量方程xA+yB→uP+vQ这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应物A的x个分子与B的y个分子的质量与产物P的u个分子及Q的v个分子的质量相等，这种关系称为化学计量方程式。化学计量方程与其中所包含的全部物种的反应速率间的数量关系令，，和分别为相应物种在时刻t的物质的量，则称为反应进度，为物种i的化学计量方程系数，反应物取负号，产物取正号。第一章化学动力学基元反应构成化学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应（elementary

4、reaction）。绝大多数的基元反应，其反应级数与化学计量系数完全相等。构成一个化学计量方程的反应序列称为原来反应的机理。反应级数如果通过试验数据的数学处理，得出产物P的反应速率可以表示为：那末，产物P的反应称为：反应物A的a级反应；反应物B的b级反应；总称为（a+b）级反应。K称为反应的速率常数（rateconstant），其单位为。§1-2简单的基元反应第一章化学动力学★熟悉化学动力学的基本概念★介绍简单基元反应的有关公式和一些其它问题本节主要内容第一章化学动力学基元反应两种反应物的二级反应三级和更高级的反

5、应单一组分的零级反应两种反应物的伪一级反应单一组分的一级反应第一章化学动力学一、单一组分的零级反应单一组分的零级反应是最简单的基元反应。若已知单一组分的反应为零级反应，A的初始浓度为cA0,反应的速率常数为k，则在反应时刻t浓度cA的表达式为：零级反应速率和反应物的浓度无关。===>积分得：零级反应得c—t曲线生物化学反应中，底物浓度很高的酶促反应都属于零级反应底物受生化催化剂作用的化合物称底物第一章化学动力学二、单一组分的一级反应1.反应物浓度CA表达式初始浓度及速率常数仍用CA0及k表示，反应时刻t的浓度可用

6、CA类似方法求出。先按一级反应写出基本微分方程：再按时间间隔（0，t）积分得：lncA-lncA0=kt，即：第一章化学动力学二、单一组分的一级反应式lncA-lncA0=kt可改写成：，在半对数坐标纸上为一直线，由直线的坡度求出速度常数k由可知一级反应的浓度-时间曲线为：2.一级反应浓度-时间曲线3.速度常数k第一章化学动力学二、单一组分的一级反应4.半衰期半衰期指物质由其初始浓度cA0分解成½cA0所需要的时间，用t½表示。将cA＝½cA0带入得：()ktccAA-=exp0此式表明：一级反应的半衰期是一个与

7、反应物的初始浓度无关的常数。第一章化学动力学三、两种反应物的二级反应是一个二级反应，A及B的初始浓度分别为及，则产物P的浓度表达式可以分别按及两种情形。（1）当时1.产物P浓度x表达式反应物A及B与产物P是按1∶1的莫尔比关系变化的，在t时刻产物P的浓度增加为x时，则反应物A及B的浓度分别为:可以由二级反应的定义写出产物P浓度x的微分表达式第一章化学动力学三、两种反应物的二级反应由二级反应的定义得：可以由上式在半对数坐标上图解求出速率常数k积分得：第一章化学动力学三、两种反应物的二级反应（2）当时同理，由二级反应

8、的定义得：在时间间隔（0，t）积分得：以x=½cA0带入此式可以得出两种反应物初始浓度相等时，其二级反应的半衰期t½第一章化学动力学三、两种反应物的二级反应两种反应物初始浓度相等时，其二级反应得半衰期t½为：说明二级反应得半衰期与反应物得初始浓度成反比由此式可以推得：50％cA0的半衰期100％cA0的半衰期同理：第一章化学动力学四、两种反应物的伪一级反应当二级反应中的某