§52气液相平衡 4、不同溶质浓度间的关系 亨利定律 X(X /MA/(X/MA+1000/MS 内容 C=(x2/MA/(x2+1000/p 1)定义:对于稀溶液或难溶气体 C=X/X MA+(1X)MS/p 在一定温度t和总压不大的情况下, 说明: 溶质在液相中的溶解度与它在气 (1)在公式的转换过程中主要 相中的分压呈正比,这一关系称 为亨利定律(Hery) 利用的基本原理是化学中的相关2)数学表达式: PE 质量一物质的量摩尔质量式中p一-溶质A在气相中的平衡分压, 物质的量一质量÷摩尔质量 单位:mmHg,atm,Paet 溶液体积=质量/溶液密度 E-Hery系数,与PA单位一致 (2)x2g+1000g 溶质A在液相中的摩尔分数 x--mno,(1-x)溶剂
§5.2 气液相平衡 二.亨利定律 1.内容 1）定义：对于稀溶液或难溶气体， 在一定温度t和总压不大的情况下， 溶质在液相中的溶解度与它在气 相中的分压呈正比，这一关系称 为亨利定律（Hery）。 2）数学表达式： P * A=ExA 式中p * A--溶质A在气相中的平衡分压， 单位：mmHg，atm，Pa etc； E----Hery 系数,与P * A单位一致; xA ---溶质A在液相中的摩尔分数。 4、不同溶质浓度间的关系： x=( x’/MA)/(x’/MA +1000/ MS ) C=( x’/MA)/(x’+1000)/ C= x/[x MA + (1－x) MS ] / 说明： （1）在公式的转换过程中主要 利用的基本原理是化学中的相关 内容，即： 质量＝物质的量×摩尔质量 物质的量＝质量÷摩尔质量 溶液体积＝质量/溶液密度 （2）x’ g＋1000 g x-----mol ，（1－x）溶剂
§52气液相平衡 3)亨利系数特性 2.亨利定律的不同表示方法 口享利系数的值决定于物系的1)原因: 特性及体系的温度。溶质或由于气液相中溶质A的组成有 溶液不同,体系不同,E也就各种不同的表示方法,因此 不同。 Hery定律有不同的表示方法 E的大小反映了气相组分在该2)采用摩尔浓度时的Hry形式 溶剂中溶解度的大小。E越大, 溶解度越小 PC/H 因为:气体在液体中的溶解度随CA溶质A在溶液中的摩尔浓度 温度的升高而降低, kmol/m3 故:E随着温度T升高而E升高。H溶解度系数其单位为: (kmom3)/(mmHg或atm或kPa)
§5.2 气液相平衡 3）亨利系数特性 亨利系数的值决定于物系的 特性及 体系的温度。溶质或 溶液不同，体系不同，E也就 不同。 E的大小反映了气相组分在该 溶剂中溶解度的大小。E越大， 溶解度越小。 因为：气体在液体中的溶解度随 温度的升高而降低， 故：E随着温度T升高而E升高。 2.亨利定律的不同表示方法 1)原因： 由于气液相中溶质A的组成有 各种不同的表示方法，因此： Hery定律有不同的表示方法。 2)采用摩尔浓度时的Hery形式 P * A=CA/H CA—溶质A在溶液中的摩尔浓度 kmol/m3 H—溶解度系数其单位为： (kmol/m3 )/(mmHg或atm或kPa)
§52气液相平衡 3)浓度采用摩尔分数时Hery形式1)确定依据 yAmA 根据组成之间关系及道尔顿 与组成为的溶解呈平衡的分压定律,即可确定E、H、m之 气相中溶质A的摩尔分数间的关系。 m相平衡常数 2)确定过程 4)常数H、m的特性 0因为:PA=EXA代入yA=PAP H与E相反,H愈大,溶解度得:yA=(E/PXA 愈大,且随温度T的升高H而与y=m对照得:m=EP 降低; 0因为:XCA(C代入PA=CAH m与E类似,m愈大,溶解度 愈小,且随温度T升高而m升 得PA=CXAH 与PA=Ex对照得:E=C/H Hry定律中E、H、m间关系0m=CH*P 式中:C—溶液的总摩尔浓度
§5.2 气液相平衡 3)浓度采用摩尔分数时Hery形式 y * A=mxA y *—与组成为XA的溶解呈平衡的 气相中溶质A的摩尔分数 m—相平衡常数 4)常数H、m的特性 H与E相反，H愈大，溶解度 愈大，且随温度T的升高H而 降低； m与E类似，m愈大，溶解度 愈小，且随温度T升高而m升 高。 3. Hery定律中E、H、m间关系 1）确定依据 根据组成之间关系及道尔顿 分压定律，即可确定E、H、m之 间的关系。 2)确定过程 因为：P * A=ExA代入y * A=P* A /P 得: y * A= (E/P)XA 与y * A=mxA对照得:m=E/P 因为:XA=CA /C代入P * A=CA/H 得:P* A=CXA/H 与P * A=ExA对照得:E=C/H m=C/H*P 式中：C—溶液的总摩尔浓度
§52气液相平衡 3)注意事项 三过程方向判断与过程的推动力 0对于稀溶液,CA很小 1、过程方向的判断 C-P/M 口一般认为总压在5am以下,E、 H值与总压无关 b(y12x1) y1 1)参考文献 m oRHPerry. C H Chilton 《 Chemical Engineers y1 Handbook) 5th ed. New York McGraw-Hill. Inc. 1973 0 RC Weast.《 Handbook of 1 Chemical and Physics》59 thed. c)y1=mx1,gL平衡,推动力△=0 CRC. Press Inc. 19971978 b)y1>mx1,y1xy1*吸收,△=y1-y1* c)y1<mx1y1<y1*解吸,△=y1*-y1
§5.2 气液相平衡 3)注意事项 对于稀溶液，CA很小， C=/MS 一般认为总压在5atm以下，E、 H值与总压无关。 4)参考文献 R H Perry. C H Chilton. 《Chemical Engineers Handbook》5th ed. New York, McGraw—Hill. Inc. 1973 R C Weast. 《Handbook of Chemical and Physics》59th ed. CRC. Press, Inc. 1997—1978 三.过程方向判断与过程的推动力 1、过程方向的判断 0 x1 x 1 y1 y1 * b(y1 ,x1 ) a c a) y1 =mx1 , g-L平衡，推动力△=0 b) y1>mx1 ,y1 >y1*,吸收,△=y1 - y1 * c) y1< mx1 ,y1 <y1*,解吸,△= y1* - y1 m
§52气液相平衡 2、推动力可以有两种表示方法:尾气 吸收剂L yxyA)—气相组成浓度差y2 表示的吸收推动力 液相组成浓度差表示 的吸收推动力 两者△越大,过程速率也就越快 混合气 吸收 3、确定过程的极限 1)所谓过程的极限是指两相经1)若塔高增加,吸收剂量(G 充分接触后,各自组成变化的减小则塔底出口的x1必将增高 最大可能性。这和两相的量比 有关,也和两相的接触方式 但即使塔高h趋向无穷大,L很 (逆、并)有关 少,x1也不会无限增大,其极限 2)今以逆流接触吸收塔为例:为气相y的平衡组成x1 max XI- y1/m
§5.2 气液相平衡 2、推动力可以有两种表示方法： （yA-yA *）——气相组成浓度差 表示的吸收推动力 (xA * -xA)——液相组成浓度差表示 的吸收推动力 两者△越大，过程速率也就越快 3、确定过程的极限 1）所谓过程的极限是指两相经 充分接触后，各自组成变化的 最大可能性。这和两相的量比 有关，也和两相的接触方式 （逆、并）有关。 2)今以逆流接触吸收塔为例： 1)若塔高增加，吸收剂量(L/G) 减小,则塔底出口的x1必将增高， 但即使塔高h趋向无穷大，L很 少，x1也不会无限增大，其极限 为气相y1的平衡组成x1 * ： x1 max ＝x1 * ＝ y1 /m 尾气 y2 混合气 y1 吸收剂L x2 吸收 液 x1