1、第一节 气液相平衡及亨利定律 一.气液相组成表示方法: 规定:气相为两组分A(溶质)，B(惰性组分)， 溶剂为C组分1 1 A A AB BA B B G a GGG G Ga a a G = += += = ）质量分率2)1 A A AB BA B B n x nnn n nxx x n = + = + = = 摩尔分率 液相 1 AAA A AB BAA B nVP y nVP yy nVP y nVP = + = = 气相 摩尔分率和质量分率互换 11 ()AA AA A A A BAB A BAB AA A AABB Ga nMGM x GG aa n M MGMM xM a xM x
2、M = = + = +3)摩尔比 液相 = 气相 摩尔分率和摩尔比互换 4)摩尔浓度: 单位体积溶液中所含溶质的摩尔数 ，mol溶质/ 溶液 , mol溶质/ 溶液 2.气、液平衡及平衡溶解度 1)气液平衡 A X = 液相中溶质的 A n 液相中溶剂的 B n A B n n n n A B x x 1 A B x x A Y = 气相中溶质的 A n 气相中溶剂的 B n A B n n A B y y 1 A A y y A x = 1 A A X X + 1 A A A Y y Y = + A A n C V = 3 m B B n C V = 3 m A B CCC =+ 总在一定温
3、度(t)和总压P下,混合气体 和液体充分接触足够长时间,气体(溶质) 进入液体中的量等于从液体中溢出的量 时的状态,即为气液平衡(动态平衡) 2）气液平衡时溶液上方气相中溶质的分压 平衡分压 p* A （饱和分压） 气液平衡时，溶液中溶质的浓度 平衡浓度 c* A （饱和浓度） 对纯态 p*=f( t)，对混和液 p*=f( t,x) 讨论：对不同溶液组分 在同一x 和 t下, p* A 越大，则表难溶 在同一 p* A 和 t下，x 越大，则表易溶p* 相同，t上升，则溶解度下降 对同一气体组分 t 相同， p* 越大，则溶解度越大 故：t ,p 有利于吸收，相反则利于解吸。 二.亨利定律
4、亨利定律表达了在总压不高，在恒定温度下，稀溶液 上方气体溶质的平衡分压与该溶质在液相中组成的关 系。1. p* 溶质在气相中的平衡分压，Kpa。 X溶质在液相中的摩尔分率。 E亨利系数，其值随物系而异，Kpa。 讨论：1） E值随物系和温度而变化 t ，则E 而溶解度 对不同气体，E愈大，则难溶 2）该公式也可表示为， 3）对理想溶液，符合拉乌尔定律， 此时 * pE x = * p x E = 0 A A pp x = 0 A Ep = 2 溶质在气相中的平衡分压，Kpa C单位体积溶液中溶质的摩尔数（摩尔浓度） H溶解度系数,Kmol/KN m 讨论： 1）H值随物系和温度而变化 ，则溶解
5、度降低 对不同气体，H大者，则易溶 2) 该公式也可表示为 3 ) H和E的关系 设 C溶液浓度,KmolA/ 溶液密度,Kg/ M A 溶液摩尔质量,Kg/Kmol M S 溶剂摩尔质量,Kg/Kmol * C p H = * p 3 / mol m tH 则 *Cp H = 3 m 3 m1mol溶液中所含溶质(A)为c Kmol,溶剂的摩尔数为: 溶质的摩尔分率 x = 代入 而 对稀溶液一般c很小 A S cM M () SS A SASA S cM cM c cM cM cM c M M c M = + + + () * S SA EM c PE x cM M = + * c p H
6、 = () * 1 S SA EM p Hc cMM = + ( ) SA SS cM M H EM EM + = *S EM c P c H = *P Ex = 而对照 S S Mc c x M = （条件：c很小时） ) ( A S M M c 3. 讨论：（1）m随物系、温度、压强而变化 （2）该式也可表示为 （3）m和E的关系： 由分压定律：p=Py, 则 而代 入 与液相成平衡的气相中溶质摩尔分率 x液相中溶质的摩尔分率 m相平衡常数，无因次 则溶解度 * y * ym x = , tm 对不同气体，m大者，难溶 * y x m = * pE x = * Py Ex = * E y
7、x P = * * Py p =故 则 ， 有利于吸收 证： 由 而 代入 整理 溶液浓度很低时，1(1m)X 1 E m P = P m * Ym X = 与液相成平衡的气相中溶质的摩尔比 X液相中溶质的摩尔比 * Y m相平衡常数 4 * y mx = 1 1 Y y Y X x X = + = + * * 11 YX m YX = + () * 11 mX Y mX = + * Ym X =总结： （1）亨利定律有四种表达形式，都表示气液 平衡时气相与液相组成之间的平衡关系，其关系都可表示 成平面坐标中的曲线。 （2）适合浓度x * yy = 或 或 或 * xx * xx = 为吸收
8、为解吸 为平衡（2） 计算吸收的推动力 如知道状态点 A (y, x) 气相 或 液相 或 由图也可知： 吸收时状态点一定落在平衡线上方 解吸时状态点一定落在平衡线下方 平衡时状态点一定落在平衡线上 例：用稀氨水吸收含氨的空气，已知稀氨水浓度为 溶液，稀氨水用量为100 , 吸收后浓氨水 溶液,试求每小时 被吸收了多少Kg氨. 已知： 求： G (Kg/h) * yyy = * ppp = * xxx = * ccc = 12 0.01 0.2 100 / x x l Kmol h = 2 0.2 / x Kmol Kmol = 1 0.01 / x Kmol Kmol = / Kmol h解
9、： 能否用 ？ 换算成同一基准： 氨水 水 21 () GLxx = xX lL Kmol Kmol Kmol / / h 12 12 1 12 (1 ) 11 xx X XL l x xx = 3 21 1 21 (1 ) 11 0.2 0.01 100(1 0.01) 17 10 . 210 . 0 1 403.75( / ) NH xx Glx M xx Kg h = = =例：已知 乙炔空气混合气， 下与乙炔水溶液接触，平衡关系为 。 求：在（1）乙炔水溶液浓度为 （2）乙炔水溶液浓度为 时传质过程的方向及接触瞬间的推动力（用x,y表示） 解:亨利定律 查表 时乙炔水溶液 1）对浓度为
10、 时 1 14% 25 760 y C mmHg = * PE x = 3 2 0.29 10 / Kg KgH O 3 2 0.15 10 / Kg KgH O 73 P 25 C 5 1.35 10 EK P a = 3 2 0.29 10 / KgK g HO 3 3 0.29 10 26 0.20076 10 1 18 X = 3 3 3 0.20076 10 0.2 10 1 1 0.20076 10 X x X = = +a方向: 应是解吸，即乙炔从液相 气相 而 为解吸 而 为解吸 P 5 *3 1.35 10 1.33 10 101.3 E yym xm P = = *33 *
11、 1.33 10 0.2 10 0.266 0.14 y y yy = = 2 *3 5 0.14 10 0.104 10 1.35 10 p xx E = = 3 * 0.2 10 x xx = = = = = = = = * 2 2 3 5 * 10 14 . 0 182 . 14 14 . 0 3 . 101 10 27 . 0 10 2 . 0 10 35 . 1b 推动力（以X,Y表示） 气相 液相 * YYY = * * * 0.14 0.163 1 1 0.14 0.266 0.362 1 1 0.266 y Y y y Y y = = * 0.163 0.362 0.199 Y
12、YY = = = * X XX = *3 *3 *3 3 3 3 0.104 10 0.104 10 1 1 0.104 10 0.2 10 0.2 10 11 0 . 2 1 0 x X x x X x = = = = *33 (0.104 0.2) 10 0.096 10 XXX = = = 2)对浓度为 3 2 0.15 10 / Kg KgH O 3 3 3 3 3 0.15 10 26 0.104 10 1 18 0.104 10 0.104 10 1 1 0.104 10 X X x X = = = + *3 * 0.104 10 x xx = = 而 故成平衡 第二节传质机理与传质速 一 吸收的传质机理 1 .分子扩散和双膜理论 1）分子扩散：在一相内部存在浓度差的条件下，由于 分子的无规律热运动而造成的物质传递。
