氣體的溶解度亨利定律用氣液平衡關(guān)系分析吸收課件

1、一、氣體的溶解度一、氣體的溶解度二、亨利定律二、亨利定律三、三、用氣液平衡關(guān)系分析吸用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程收過程 第一節(jié)第一節(jié) 氣氣 液液 相相 平平 衡衡第六章第六章 吸吸 收收1、氣體在液體中溶解度的概念、氣體在液體中溶解度的概念 氣體在液相中的溶解度氣體在液相中的溶解度 ： 表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。 2、溶解度曲線、溶解度曲線 氣體在液體中的飽和濃度 *AC 對(duì)于單組分物理單組分物理吸收，是A、B、C三三組分構(gòu)成的氣液 兩兩相物系:2cf2233一、氣體的溶解度一、氣體的溶解度),(),(AAAAyPTfxPPTfC在總壓不

2、高，P5atm時(shí) ：),(),(AAAAyTfxPTfC一定溫度一定溫度下液相組成是氣相組成的單值函數(shù): )( ),(AAAAyfxPfC同理： )( ),(AAAAxfyCfP因此，一定溫度和壓力下，溶質(zhì)在液相中的溶解度決定于它因此，一定溫度和壓力下，溶質(zhì)在液相中的溶解度決定于它在氣相中的組成。在氣相中的組成。 T、P 一定時(shí)，在同一溶劑中不同氣體的溶解度不同； 一定溫度下，對(duì)同樣濃度的溶液，易溶氣體溶液上方分壓小 ，難溶氣體上方的分壓大； 同一種氣體，分壓一定時(shí)，溫度T 越高，溶解度越小； 對(duì)于同一種氣體，溫度T 一定時(shí)，分壓P越大，溶解度越大； 加壓和降溫對(duì)吸收操作有利加壓和降溫對(duì)吸收操

3、作有利1、亨利定律、亨利定律 Exp * E E 值取決于物系的特性及溫度，溫度值取決于物系的特性及溫度，溫度T T上升，上升，E E值增大值增大； 在同一溶劑中，在同一溶劑中，E E值越大的氣體越難溶值越大的氣體越難溶。 2、亨利定律的其他表示形式、亨利定律的其他表示形式 1）用溶質(zhì)用溶質(zhì)A在溶液中的在溶液中的體積摩爾濃度體積摩爾濃度和氣相中的分壓表示和氣相中的分壓表示 的亨利定律的亨利定律E 亨利常數(shù)，單位與壓強(qiáng)單位一致 。二、亨利定律二、亨利定律Hcp *H 溶解度系數(shù)溶解度系數(shù) ，單位：?jiǎn)挝唬簁mol/m3Pa或或kmol/m3atm。 H H是溫度的函數(shù)，是溫度的函數(shù)，H H值隨溫度

4、升高而減小。值隨溫度升高而減小。 易溶氣體易溶氣體H H值大，難溶氣體值大，難溶氣體H H值小。值小。設(shè)溶液的密度為 3/mkg，濃度為 3/mkmolC總，則 MC總SSAAxMxMMH與與E的關(guān)系：的關(guān)系：對(duì)于稀溶液， SSMM ,ECH總EMss 2) 以氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律以氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律mxy *m相平衡常數(shù) ，是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù)。 溫度升高、總壓下降則m值變大， m值越大，表明氣體的溶解度越小。值越大，表明氣體的溶解度越小。 m與與E 的關(guān)系：的關(guān)系： yPp由分壓定律知 ：Ppy* xEp*由亨利定律： xPEyPEm 即：3）用摩爾比）用摩

5、爾比Y 和和X 分別表示氣液兩相組成的亨利定律分別表示氣液兩相組成的亨利定律 a) 摩爾比定義摩爾比定義： 液相中溶劑的摩爾數(shù)液相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)Xxx1數(shù)氣相中惰性組分的摩爾氣相中溶質(zhì)的摩爾數(shù)Yyy1YYyXXx1 ,1由 ,*得mxy XmXYY11*XmmXY)1 (1 *當(dāng)溶液濃度很低時(shí)，X0， 上式簡(jiǎn)化為：mXY* 亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為：HPcEPx* ,mYXmyx* , 例例：在常壓及20下，測(cè)得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)為：0.5gNH3/100gH2O，濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關(guān)系可用亨利定律表示，試求亨利亨利系數(shù)系數(shù)E，溶解度系數(shù)溶解

6、度系數(shù)H，及相平衡常數(shù)及相平衡常數(shù)m。（氨水密度可取為1000kg/m3） 解：解：由亨利定律表達(dá)式知：xpE*18/10017/5 . 017/5 . 0 x00527. 0（1）E亨利系數(shù)為 xpE 00527. 0400Pa41059. 7又 mxy *，而 Ppy *51001. 140000395. 0 （2）相平衡常數(shù) m00527. 000395. 0m75. 0Hcp *10001005 . 017/5 . 0c3/293. 0mkmol（3）H溶解度系數(shù)為： 400293. 0HPamkmol34/1033. 7或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它系數(shù) ssEMH181059. 710

7、004Pamkmol34/1032. 7PEm 341033.1011059. 7749. 01、判斷過程的方向、判斷過程的方向 例例：在101.3 kPa，20下, 稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為 ：xy94. 0*，若含氨0.094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和組成 05. 0Ax 的氨水接觸,確定過程的方向。 解：解： 與實(shí)際氣相組成實(shí)際氣相組成成平衡平衡的液相組成液相組成 094. 0y94. 0/*yx 1 . 0三、用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程三、用氣液平衡關(guān)系分析吸收過程將其與實(shí)際組成比較 ： 1 . 005. 0*xx氣液相接觸時(shí)，氨將從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程氣液相接觸時(shí)，氨將從氣相轉(zhuǎn)入液相，

8、發(fā)生吸收過程。 或者利用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際液相組成成平衡的氣相組成 xy94. 0*05. 094. 0047. 0將其與實(shí)際組成比較： 047. 0094. 0*yy氨從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程氨從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程。若含氨若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和 x=0.05的氨水接觸，則的氨水接觸，則 021. 094. 0/02. 094. 0/* yx021. 005. 0*xx氣液相接觸時(shí)，氨由液相轉(zhuǎn)入氣相，發(fā)生解吸過程。氣液相接觸時(shí)，氨由液相轉(zhuǎn)入氣相，發(fā)生解吸過程。 此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時(shí)的傳質(zhì)方向此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時(shí)的傳質(zhì)方向 具體方法： 已知相互接觸的氣液相的 實(shí)際組成y和x，在x-y坐標(biāo) 圖中確定狀態(tài)點(diǎn)，若點(diǎn)在若點(diǎn)在 平衡曲線上方，則發(fā)生吸平衡曲線上方，則發(fā)生吸 收過程；若點(diǎn)在平衡曲線收過程；若點(diǎn)在平衡曲線 下方，則發(fā)生解吸過程。下方，則發(fā)生解吸過程。 2、計(jì)算過程的推動(dòng)力、計(jì)算過程的推動(dòng)力 當(dāng)氣液相的組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示時(shí)，吸收的推動(dòng)力可表示為： ：*yy 以氣相組成差表示的吸收推動(dòng)力； ：xx *以液相組成差表示的吸收推動(dòng)力。 3、確定過程的