注冊化工工程師專業(yè)考試化工原理考前輔導(dǎo)(19)
化工與材料工程學(xué)院Department of Chemical and Materials Engineering
溶解度曲線:在一定溫度、壓力下, 溶解度曲線 在一定溫度、壓力下,平衡時溶質(zhì)在氣相和液 在一定溫度 相中的濃度的關(guān)系曲線。 相中的濃度的關(guān)系曲線。
1000 溶解度/[g(NH3)/1000g(H2O)] g(NH
0 oC 10
oC
250 溶解度/[g(SO2)/1000g(H2O)] g(SO 200 150 100 50 0 20 40 60 80
0 oC 10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
500
20 oC 30 oC 40 oC 50 oC
0
20
40
60 80 pNH3/kPa
100
120
pSO2/kPa
100
120
在相同條件下, 大得多。 在相同條件下,NH3 在水中的溶解度較 SO2 大得多。 用水作吸收劑時, 為易溶氣體, 為中等溶解氣體, 用水作吸收劑時,稱 NH3 為易溶氣體,SO2為中等溶解氣體,溶解度更 小的氣體則為難溶氣體(如 的條件下, 小的氣體則為難溶氣體 如O2 在 30℃ 和溶質(zhì)的分壓為 40kPa 的條件下, ℃ 1kg 水中溶解的質(zhì)量僅為 0.014g)。 。
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8.2.2 亨利定律(Henry’s law) 亨利定律( )
當(dāng)總壓不太高時, 當(dāng)總壓不太高時,一定溫度下的稀溶液的溶解度曲線近似為 直線,即溶質(zhì)在液相中的溶解度與其在氣相中的分壓成正比。 直線,即溶質(zhì)在液相中的溶解度與其在氣相中的分壓成正比。
p = Ex
*
—— 亨利定律
式中: 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓, 式中: p* —— 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓,kPa; ; x —— 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù); 溶質(zhì)在液相中的摩爾分?jǐn)?shù); E —— 亨利系數(shù),kPa。 亨利系數(shù), 。 亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異; 亨利系數(shù)的值隨物系的特性及溫度而異; 物系一定, 值一般隨溫度的上升而增大; 物系一定,E 值一般隨溫度的上升而增大; E 值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度; 值的大小代表了氣體在該溶劑中溶解的難易程度; 在同一溶劑中, 值很大, 值很; 在同一溶劑中,難溶氣體 E 值很大,易溶氣體 E 值很小; E 的單位與氣相分壓的壓強單位一致。 的單位與氣相分壓的壓強單位一致。
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亨利定律其它表示方法
當(dāng)氣、液相溶質(zhì)濃度用其它組成表示法表示時, 當(dāng)氣 、 液相溶質(zhì)濃度用其它組成表示法表示時 , 通過濃度 換算可得其它形式的亨利定律。 換算可得其它形式的亨利定律。常用的形式有 y = mx
*
1 p = c H
*
y* —— 與組成為 x 的液相呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù); 的液相呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù); c —— 溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度,kmol/m3; 溶質(zhì)在液相中的摩爾濃度, m —— 相平衡常數(shù),m值越大,表明該氣體的溶解度越; 相平衡常數(shù),m值越大 表明該氣體的溶解度越; 值越大, H —— 溶解度系數(shù);kmol/(m3?kPa),隨溫度升高而減小,易溶氣體的 溶解度系數(shù); ,隨溫度升高而減小,易溶氣體的H 值很大,而難溶氣體的H值很小 值很小。 值很大,而難溶氣體的 值很小。
三個比例系數(shù)之間的關(guān)系: 三個比例系數(shù)之間的關(guān)系:
E m= P
cm H= E
cm =
ρ
Ms
為溶液的總濃度( 式中 cm 為溶液的總濃度(kmol/m3)。 對于稀溶液,因溶質(zhì)的濃度很小, 對于稀溶液,因溶質(zhì)的濃度很小,因此 cm = ρ / Ms ,其中 ρ 為溶液的密度, 為溶劑的摩爾質(zhì)量。 為溶液的密度,Ms 為溶劑的摩爾質(zhì)量。
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亨利定律
在低濃度氣體吸收計算中, 在低濃度氣體吸收計算中,通常采用基準(zhǔn)不變的摩爾比 Y( 或 X )表示組成。 表示組成。 ( 氣相中溶質(zhì)A的摩爾數(shù) y Y= = 氣相中惰氣B的摩爾數(shù) 1 ? y
液相中溶質(zhì)A的摩爾數(shù) x X= = 液相中溶劑S的摩爾數(shù) 1 ? x
以摩爾比表示組成的相平衡關(guān)系
mX Y = 1 + (1 ? m) X
*
X —— 溶質(zhì)在液相中的摩爾比濃度; 溶質(zhì)在液相中的摩爾比濃度; Y* —— 與X 呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾比濃度。 呈平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾比濃度。 當(dāng) m 趨近 1 或當(dāng) X 很小時
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