第六章

吸收一、氣體的溶解度二、亨利定律三、用氣液平衡關系分析吸收過程

第二節

氣液相平衡2023/11/2一、氣體的溶解度

1、氣體在液體中溶解度的概念氣體在液相中的溶解度：

表明一定條件下吸收過程可能達到的極限程度。

2、溶解度曲線

氣體在液體中的飽和濃度

對于單組分物理吸收，由相律知

2023/11/2在總壓不高，P<5atm時

一定溫度下液相組成是氣相組成的單值函數

同理，

2023/11/22023/11/22023/11/22023/11/2吸收劑、溫度T、P一定時，不同物質的溶解度不同。

溫度、溶液的濃度一定時，溶液上方分壓越大的物質越難溶。對于同一種氣體，分壓一定時，溫度T越高，溶解度越小。對于同一種氣體，溫度T一定時，分壓P越大，溶解度越大。加壓和降溫對吸收操作有利。

2023/11/2二、亨利定律1、亨利定律

E——亨利常數，單位與壓強單位一致。

E值取決于物系的特性及溫度；溫度T上升，E值增大；在同一溶劑中，E值越大的氣體越難溶。2、亨利定律的其他表示形式1）用溶質A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利定律

2023/11/2H——溶解度系數，單位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。

H是溫度的函數，H值隨溫度升高而減小。易溶氣體H值大，難溶氣體H值小。H與E的關系設溶液的密度為

，濃度為

，則

2023/11/2對于稀溶液，

2)氣液相中溶質的摩爾分數表示的亨利定律m——相平衡常數，是溫度和壓強的函數。

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。

2023/11/2m與E的關系：

由分壓定律知：由亨利定律：

即：2023/11/23）用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律a)

摩爾比定義：

由

2023/11/2當溶液濃度很低時，X≈0，上式簡化為：亨利定律的幾種表達形式也可改寫為2023/11/2例：在常壓及20℃下，測得氨在水中的平衡數據為：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系可用亨利定律表示，試求亨利系數E，溶解度系數H，及相平衡常數m。（氨水密度可取為1000kg/m3）

解：由亨利定律表達式知：2023/11/2∴亨利系數為

又

，而

∴相平衡常數

2023/11/2∴溶解度系數為：

或由各系數間的關系求出其它系數

2023/11/2三、用氣液平衡關系分析吸收過程

1、判斷過程的方向

例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的氣液相平衡關系為：，若含氨0.094摩爾分數的混合氣和組成

的氨水接觸,確定過程的方向。解：

用相平衡關系確定與實際氣相組成

成平衡的液相組成

2023/11/2將其與實際組成比較：

∴氣液相接觸時，氨將從氣相轉入液相，發生吸收過程。或者利用相平衡關系確定與實際液相組成成平衡的氣相組成將其與實際組成比較：

∴氨從氣相轉入液相，發生吸收過程。若含氨0.02摩爾分數的混合氣和

x=0.05的氨水接觸，則

2023/11/2氣液相接觸時，氨由液相轉入氣相，發生解吸過程。此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時的傳質方向具體方法：已知相互接觸的氣液相的實際組成y和x，在x-y坐標圖中確定狀態點，若點在平衡曲線上方，則發生吸收過程；若點在平衡曲線下方，則發生解吸過程。

2023/11/22、計算過程的推動力

當氣液相的組成均用摩爾分數表示時，吸收的推動力可表示為：

以氣相組成差表示的吸收推動力；以液相組成差表示的吸收推動力。

3、確定過程的極限

所謂過程的極限是指兩相充分接觸后，各相組成變化的最大可能性。

2023/11/2組成為y1的混合氣