气体的溶解度亨利定律用气液平衡关系分析吸收课件.ppt

一、气体的溶解度二、亨利定律三、用气液平衡关系分析吸收过程,第一节 气 液 相 平 衡,第六章 吸 收,1、气体在液体中溶解度的概念 气体在液相中的溶解度：,表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。,2、溶解度曲线,气体在液体中的饱和浓度,对于单组分物理吸收，是A、B、C三组分构成的气液 两相物系:,一、气体的溶解度,在总压不高，P5atm时：,一定温度下液相组成是气相组成的单值函数:,同理：,因此，一定温度和压力下，溶质在液相中的溶解度决定于它在气相中的组成。,T、P 一定时，在同一溶剂中不同气体的溶解度不同；一定温度下，对同样浓度的溶液，易溶气体溶液上方分压小，难溶气体上方的分压大；同一种气体，分压一定时，温度T 越高，溶解度越小；对于同一种气体，温度T 一定时，分压P越大，溶解度越大；,加压和降温对吸收操作有利,1、亨利定律,E 值取决于物系的特性及温度，温度T上升，E值增大；在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。2、亨利定律的其他表示形式 1）用溶质A在溶液中的体积摩尔浓度和气相中的分压表示 的亨利定律,E 亨利常数，单位与压强单位一致。,二、亨利定律,H 溶解度系数，单位：kmol/m3Pa或kmol/m3atm。H是温度的函数，H值随温度升高而减小。易溶气体H值大，难溶气体H值小。,设溶液的密度为,，浓度为,，则,H与E的关系：,对于稀溶液，,2)以气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律,m相平衡常数，是温度和压强的函数。温度升高、总压下降则m值变大，m值越大，表明气体的溶解度越小。,m与E 的关系：,由分压定律知：,由亨利定律：,即：,3）用摩尔比Y 和X 分别表示气液两相组成的亨利定律 a)摩尔比定义：,由,当溶液浓度很低时，X0，上式简化为：,亨利定律的几种表达形式也可改写为：,例：在常压及20下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O，浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为1000kg/m3）解：,由亨利定律表达式知：,（1）E,亨利系数为,又,，而,（2）相平衡常数 m,（3）H,溶解度系数为：,或由各系数间的关系求出其它系数,1、判断过程的方向,例：在101.3 kPa，20下,稀氨水的气液相平衡关系为：,，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成,的氨水接触,确定过程的方向。解：,三、用气液平衡关系分析吸收过程,将其与实际组成比较：,气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成,将其与实际组成比较：,氨从气相转入液相，发生吸收过程。,若含氨0.02摩尔分数的混合气和 x=0.05的氨水接触，则,气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向 具体方法：已知相互接触的气液相的 实际组成y和x，在x-y坐标 图中确定状态点，若点在 平衡曲线上方，则发生吸 收过程；若点在平衡曲线 下方，则发生解吸过程。,2、计算过程的推动力,当气液相的组成均用摩尔分数表示时，吸收的推动力可表示为：,以气相组成差表示的吸收推动力；,以液相组成差表示的吸收推动力。,3、确定过程的极限,所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的最大可能性。,组成为y1的混合气,塔底 x1增加,组成为：,组成为y1的混合气,塔顶y2降低,组成为：,