第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 第7章气态污染物控制(4学时) 本章教学内容: 气态污染物的种类与特点,气态污染物的吸收净化技术、吸附净化技术 本章教学要求 (1)了解气态污染物的特点,熟悉气态污染物的种类; (2)掌握净化吸收法的原理与设备,了解其设计过程;掌握吸附净化法的原理与 装置,了解其设计过程 本章教学重点: 气态污染物的吸收净化法和吸附净化法的净化原理与装置 本章习题:P4561,3,4 气态污染物的净化,就是利用化学、物理及生物等方法,将污染物从废气中 分离或转化。气态污染物的净化有多种方法,广泛采用的吸收法、吸附法、燃烧 及催化转化法,其他的方法还有冷凝、生物净化、膜分离及电子辐射-化学净化 等。吸收法是通过扩散方式将废气中气态污染物转移到液相,形成溶解的水合物 或某种新化合物。吸附法是通过分子力作用使废气中某些组分向多孔固体介质 (吸附剂)的表面聚集,以达到分离的目的。燃烧法是通过燃烧将可燃性气态污染 物转变为无害物质。催化转化法是在催化剂的作用下,将废气中气态污染物化为 非污染物或其他易于清除的物质。冷凝法是利用气体沸点不同,通过冷凝将气态 污染物分离。生物法主要依靠微生物的生化降解作用分解污染物。膜分离法利用 不同气体透过特殊薄膜的不同速度,使某种气体组分得以分离。电子辐射-化学 净化法则是利用高能电子射线激活、电离、裂解废气中的各组分,从而发生氧化 等一系列化学反应,将污染物转化为非污染物 气态污染物的净化可采用一种净化方法,或多种方法联合使用。下面介绍几 种主要的净化方法 第一节气态污染物的吸收净化方法 吸收是利用气态污染物对某种液体的可溶性,将气态污染物(溶质)溶入液 相(吸收剂或溶剂),又称湿式净化。吸收分为物理吸收和化学吸收,前者是简单 的物理溶解过程,后者在吸收过程中气体组分与吸收剂还发生化学反应。由于工 业废气往往是气量大、气态污染物含量低、净化要求髙,物理吸收难于满足要求, 化学吸收常常成为首选的方案。 (一)气体的溶解与平衡 在一定的温度与压力下,混合气体与吸收剂接触时,混合气体中的A 组分向液相迁移而被吸收,同时,液相中的A组分也会从液体逸出而被解吸,当 气液之间的吸收与解吸速度相等时,达到动态平衡状态。此时吸收剂所能溶解的 气体量称为平衡溶解度,它是吸收过程的极限。对于非理想溶液,吸收溶液中被 第1页
第 1 页 第 7 章 气态污染物控制（4 学时） 本章教学内容： 气态污染物的种类与特点，气态污染物的吸收净化技术、吸附净化技术 本章教学要求： (1) 了解气态污染物的特点，熟悉气态污染物的种类； (2) 掌握净化吸收法的原理与设备，了解其设计过程；掌握吸附净化法的原理与 装置，了解其设计过程。 本章教学重点： 气态污染物的吸收净化法和吸附净化法的净化原理与装置 本章习题: P456 1, 3,4 气态污染物的净化，就是利用化学、物理及生物等方法，将污染物从废气中 分离或转化。气态污染物的净化有多种方法，广泛采用的吸收法、吸附法、燃烧 及催化转化法，其他的方法还有冷凝、生物净化、膜分离及电子辐射-化学净化 等。吸收法是通过扩散方式将废气中气态污染物转移到液相，形成溶解的水合物 或某种新化合物。吸附法是通过分子力作用使废气中某些组分向多孔固体介质 (吸附剂)的表面聚集，以达到分离的目的。燃烧法是通过燃烧将可燃性气态污染 物转变为无害物质。催化转化法是在催化剂的作用下，将废气中气态污染物化为 非污染物或其他易于清除的物质。冷凝法是利用气体沸点不同，通过冷凝将气态 污染物分离。生物法主要依靠微生物的生化降解作用分解污染物。膜分离法利用 不同气体透过特殊薄膜的不同速度，使某种气体组分得以分离。电子辐射-化学 净化法则是利用高能电子射线激活、电离、裂解废气中的各组分，从而发生氧化 等一系列化学反应，将污染物转化为非污染物。 气态污染物的净化可采用一种净化方法，或多种方法联合使用。下面介绍几 种主要的净化方法。 第一节 气态污染物的吸收净化方法 吸收是利用气态污染物对某种液体的可溶性，将气态污染物（溶质）溶入液 相(吸收剂或溶剂)，又称湿式净化。吸收分为物理吸收和化学吸收，前者是简单 的物理溶解过程，后者在吸收过程中气体组分与吸收剂还发生化学反应。由于工 业废气往往是气量大、气态污染物含量低、净化要求高，物理吸收难于满足要求， 化学吸收常常成为首选的方案。 （一）气体的溶解与平衡 在一定的温度与压力下，混合气体与吸收剂接触时，混合气体中的 A 组分向液相迁移而被吸收，同时，液相中的 A 组分也会从液体逸出而被解吸，当 气液之间的吸收与解吸速度相等时，达到动态平衡状态。此时吸收剂所能溶解的 气体量称为平衡溶解度，它是吸收过程的极限。对于非理想溶液，吸收溶液中被
第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 吸收组分A浓度较低的情况,平衡状态时气相A组分的分压(平衡或饱和分压) 与液相中A组分的浓度(平衡或饱和浓度)之间的关系可用亨利定律来描述,即: P=Ex (7-1) 式中P4一组分A在气相中的平衡分压,MPa E一亨利系数,MPa; x一组分A在液相中的摩尔分数 难溶解气体的值较大,而易溶解气体的E值较小。亨利系数基本不 受压力的影响,但随温度的提高而增加,变化较大。亨利定律也可表示为 式中c一组分A在液相中的溶解度,kmol/m2; 压一溶解度系数,也称亨利系数,kmol/(MPa·m3)。 难溶气体的瓜值较小,易溶气体的压值大。亨利定律是吸收工艺计算的重要依 据和定律,它说明了在一定温度和压力下溶质在两相平衡中的关系,指出传质方 向和限度。其适用范围为:①常压或低压(0.5MPa以下)下的稀溶液;②溶质在 气相和溶液中的分子状态相同,即液相的溶质均以分子状态存在,没有离解成离 子形态或与其他物质发生化学反应。若发生了离解或者化学反应后,要对亨利定 律进行修正。 (二)气液传质的基本原理 1.双膜理论 吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程。气 液间的传质理论主要有双膜理论(又称滞留膜理论)、表、气膜液膜 面更新理论和溶质渗透理论等,目前仍以双膜理论为基 础来解释吸收过程机理。 双膜理论是惠特曼( Whitman)在1923年提出的一个描芋 述气液两相的物质传递理论,其模型如图4-18所示。翻 它假定:①在气、液两相接触处有一随时保持平衡状态 的相界面;②在气液相界面附近,分别存在一个无对流图418双膜理论模型 作用非常稳定的层流(滞流)薄膜,即气膜和液膜,薄 膜内存在浓度梯度,物质传递主要依靠分子扩散:③薄膜外气液两相各自的主体 为湍流,不存在浓度梯度,物质主要通过对流传递;④传质过程只在气液薄膜中 有分子扩散阻力,相界面上和湍流主体中不存在传质阻力,因此传递速质取决于 两膜的阻力大小 传质过程是,被吸收组分从气相主体对流扩散到气膜表面,再以分子扩 散通过气膜到达相界面,进入液膜后又以分子扩散通过液膜,最后通过对流扩散 进入液相主体,直到气液两相完全平衡后传质停止。如果此时再增加被吸收组分 的气相分压增加,或降低液相中该组分的浓度,传质继续进行 2.传质速率 传质速率是指被吸收气体组分在单位时间,通过相界面单位面积传递的物质量, 也称为吸收速率。根据质量守恒定律,稳定条件下,通过相界面气液两侧的物质 量相等。对于被吸收组分A,其传质速率为 第2页
第 2 页 吸收组分 A 浓度较低的情况，平衡状态时气相 A 组分的分压(平衡或饱和分压) 与液相中 A 组分的浓度(平衡或饱和浓度)之间的关系可用亨利定律来描述，即： * A A A p E x = (7－1) 式中 * A p —组分 A 在气相中的平衡分压，MPa； EA—亨利系数，MPa； xA—组分 A 在液相中的摩尔分数。 难溶解气体的 EA值较大，而易溶解气体的 EA值较小。亨利系数基本不 受压力的影响，但随温度的提高而增加，变化较大。亨利定律也可表示为： * A A A c H p = (7－2) 式中 cA—组分 A 在液相中的溶解度，kmo1/m3； HA—溶解度系数，也称亨利系数， kmol／(MPa·m 3 )。 难溶气体的 HA值较小，易溶气体的 HA值大。亨利定律是吸收工艺计算的重要依 据和定律，它说明了在一定温度和压力下溶质在两相平衡中的关系，指出传质方 向和限度。其适用范围为：①常压或低压(0.5MPa 以下)下的稀溶液；②溶质在 气相和溶液中的分子状态相同，即液相的溶质均以分子状态存在，没有离解成离 子形态或与其他物质发生化学反应。若发生了离解或者化学反应后，要对亨利定 律进行修正。 （二）气液传质的基本原理 1. 双膜理论 吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程。气 液间的传质理论主要有双膜理论(又称滞留膜理论)、表 面更新理论和溶质渗透理论等，目前仍以双膜理论为基 础来解释吸收过程机理。 双膜理论是惠特曼(Whitman) 在 1923 年提出的一个描 述气液两相的物质传递理论，其模型如图 4-18 所示。 它假定：①在气、液两相接触处有一随时保持平衡状态 的相界面；②在气液相界面附近，分别存在一个无对流 作用非常稳定的层流（滞流）薄膜，即气膜和液膜，薄 膜内存在浓度梯度，物质传递主要依靠分子扩散；③薄膜外气液两相各自的主体 为湍流，不存在浓度梯度，物质主要通过对流传递；④传质过程只在气液薄膜中 有分子扩散阻力，相界面上和湍流主体中不存在传质阻力，因此传递速质取决于 两膜的阻力大小。 传质过程是，被吸收组分从气相主体对流扩散到气膜表面，再以分子扩 散通过气膜到达相界面，进入液膜后又以分子扩散通过液膜，最后通过对流扩散 进入液相主体，直到气液两相完全平衡后传质停止。如果此时再增加被吸收组分 的气相分压增加，或降低液相中该组分的浓度，传质继续进行。 2． 传质速率 传质速率是指被吸收气体组分在单位时间，通过相界面单位面积传递的物质量， 也称为吸收速率。根据质量守恒定律，稳定条件下，通过相界面气液两侧的物质 量相等。对于被吸收组分 A，其传质速率为：
第二炮兵工程学院《环境工程学)教案 N4=k2(P4-P4)=k(Ca-c) (7-3) 式中M一组分A在单位时间,通过相界面单位面积的传质速率 kmol/(m2·s) k、k分别为气膜及液膜的传质分系数,kmol/(m2·skPa)及m/s A、A-分别为组分A在气相主体及相界面上的分压,Pa CA1、c-分别为组分A在相界面上及液相主体的浓度,kmol/m3; 如果吸收气体服从亨利定律,则在平衡时根据式(7-3),在相界面上有 C=HAPm;在流体主体中有C4=H1P及C=H1P;,将这三个关系式代入式(7 3)中消去和c,整理后得: KR(PA-PA)=K,(CA-CA) 式中P4一与液相主体中组分A浓度c相对应的气相平衡分压,Pa Cd一与气相主体中的组分A分压热相对应的液相平衡浓度,kmol/m K、五一分别为以气相分压差表示的气膜总传质系数及以液相浓度差表 示的液膜总传质系数,kmol/(m2·s·kPa)及m/s。其倒数分别为以气相分压差 表示的总阻力及以液相浓度差表示的总阻力,表示为: K, k, Hk k (7-6) 可见,两个总传质系数可用气膜及液膜的传质分系数和溶解度系数表示,他 们之间的关系为:K=。如果传质方程式以总传质量M(即组分A在t时间 内通过F界面的量)来表示时,则(7-3)改写为: M,=K FI(PA-Pa)=K,FI(CA-CA 分析上式可知,强化传质过程的因素有:①提高可吸收组分A的分压热或 降低溶液中组分A的浓度α,均可增加传质动力:②增大传质界面F可增加质量 传递,如细化喷淋的吸收液液滴以增大总传质面积;③延长气液的接触时间t, 如通过控制气流速度来确定;④增大总传质系数A,即减小传质阻力,可以明显 强化传质过程 如果是压值很大的易溶气体,由式(7-5)可见,传质总阻力几乎等于气相 传质阻力,即传质阻力主要在气相,此种情况称为气膜控制,其特点是只要气相 组分分压略为增加,则液相中相应的平衡浓度就会增加很多,如水对HCl、NHL3 的吸收;对压值很小的难溶气体,由式(7-4)可见,传质总阻力几乎等于液相 传质阻力,即传质阻力主要在液相,称为液膜控制,这种情况即使气相组分分压 有较大的变化,液相的浓度变化也很小,如用水吸收CO2、O2,N2、CO、H2S等 而中等溶解度气体,气膜阻力与液膜阻力均不能忽略,称为两膜控制,如水对 SO2的吸收。 第3页
第 3 页 ( ) ( ) N k p p k c c A g A Ai l Ai A = − = − (7－3) 式中 NA—组分 A 在单位时间，通过相界面单位面积的传质速率， kmol/(m2·s)； kg、kl—分别为气膜及液膜的传质分系数，kmol/(m2·s·kPa)及 m/s； pA、pAi—分别为组分 A 在气相主体及相界面上的分压，Pa； cAi、cA—分别为组分 A 在相界面上及液相主体的浓度，kmol/m3； 如果吸收气体服从亨利定律，则在平衡时根据式(7－3)，在相界面上有 Ai A Ai c H p = ；在流体主体中有 * A A A c H p = 及 * A A A c H p = ，将这三个关系式代入式(7 －3)中消去 pAi和 cAi，整理后得： ( ) ( ) * * N K p p K c c A g A A l A A = − = − (7－4) 式中 * A p —与液相主体中组分 A 浓度 cA相对应的气相平衡分压，Pa； * A c —与气相主体中的组分 A 分压 pA相对应的液相平衡浓度，kmol/m3； Kg、Kl—分别为以气相分压差表示的气膜总传质系数及以液相浓度差表 示的液膜总传质系数， kmol/(m2·s·kPa)及 m/s。其倒数分别为以气相分压差 表示的总阻力及以液相浓度差表示的总阻力，表示为： 1 1 1 K k H k g g A l = + (7－5) 1 1 A l g l H K k k = + (7－6) 可见，两个总传质系数可用气膜及液膜的传质分系数和溶解度系数表示，他 们之间的关系为：Kg＝HAKl。如果传质方程式以总传质量 MA (即组分 A 在 t 时间 内通过 F 界面的量)来表示时，则(7－3)改写为： ( ) ( ) * * M K Ft p p K Ft c c A g A A l A A = − = − (7－7) 分析上式可知，强化传质过程的因素有：①提高可吸收组分 A 的分压 pA或 降低溶液中组分 A 的浓度 cA，均可增加传质动力；②增大传质界面 F 可增加质量 传递，如细化喷淋的吸收液液滴以增大总传质面积；③延长气液的接触时间 t， 如通过控制气流速度来确定；④增大总传质系数 K，即减小传质阻力，可以明显 强化传质过程。 如果是 HA 值很大的易溶气体，由式(7－5)可见，传质总阻力几乎等于气相 传质阻力，即传质阻力主要在气相，此种情况称为气膜控制，其特点是只要气相 组分分压略为增加，则液相中相应的平衡浓度就会增加很多，如水对 HCl、NH3 的吸收；对 HA 值很小的难溶气体，由式(7－4)可见，传质总阻力几乎等于液相 传质阻力，即传质阻力主要在液相，称为液膜控制，这种情况即使气相组分分压 有较大的变化，液相的浓度变化也很小，如用水吸收 CO2、O2，N2、CO、H2S 等； 而中等溶解度气体，气膜阻力与液膜阻力均不能忽略，称为两膜控制，如水对 SO2的吸收
第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 当吸收过程为气膜控制时,应增大气相湍动程度;当吸收为液膜控制时,应 增加液相湍流程度,均可增加传质速率。通常,使气体处于分散相,如采用孔板 的板式塔,则液体流动减小液膜阻力,适用于难溶气体吸收的液膜控制过程;而 使液体成为分散相,如喷淋塔将液体髙度雾化喷入气相,则液滴周围流动气体的 扩散阻力较小,更适合于易溶气体吸收的气膜控制过程 (三)化学吸收 1.化学平衡与相平衡 化学吸收是指溶质被吸收时,选择溶剂中某些活性组分进行明显的化学反 应,如用碱溶液吸收CO2、SO、HS或用各种酸溶液吸收№等。化学吸收过程既 服从上述的气、液相平衡关系,同时也服从化学平衡关系。它的吸收速率除了与 物理吸收过程中被吸收组分在气膜和液膜中的扩散速率有关外,还与化学反应速 率有关 由于化学吸收中的溶质A在溶剂中与活性组分发生化学反应,减少了溶剂中 纯溶质浓度c,增大了液相的传质动力(c-c),使得吸收速率增大。尤其对于 溶剂处于停滞状态的液膜控制物理吸收过程,其传质表面基本无效,但对化学吸 收可能仍然有效,相当于增加了传质表面,有利于吸收过程。同时,气液两相界 面上溶质A的平衡分压P大为下降,相应增大了气相的传质动力(P-P),从 而提高了吸收速率。这些结论可从物质的化学平衡与溶解平衡中得到 设被气体溶质组分A与液相溶剂中B发生化学反应,生成物质M和N,对于 理想溶液有: A+bB=mM+nN 化学平衡常数为: K 式中,c,a,a,c和m,n,a,b分别为组分M,N,A,B的浓度和计量 系数。由上式可确定组分A未发生反应部分的浓度c1=(ec/Kc),并由亨利 定律得到组分A在气相中的平衡分压 P=C/H=(CMC/KcB)/HA (7-10) 由于气体组分A的一部分在溶剂中生成了化学反应产物,显然溶剂中游离A 的浓度较物理吸收时低。因而在H相同时,液面上气体组分A的平衡压力低于单 纯的物理吸收过程。或者说当气相分压相同时,化学吸收使组分A的溶解度增大 即化学反应提高了吸收率。常见的有以下三种化学平衡: (1)溶质与溶剂相互作用。液相中的溶质A与溶剂B相互作用生成溶剂化 产物M,即A+B=M,如NH-H0体系中生成NHOH,则M的浓度为A在溶液中 的总浓度与未溶剂化的A的浓度之差,即c=a:-C,得到化学平衡常数: K=CM/CCB=(C-C/CCE (7-11) 第4页
第 4 页 当吸收过程为气膜控制时，应增大气相湍动程度；当吸收为液膜控制时，应 增加液相湍流程度，均可增加传质速率。通常，使气体处于分散相，如采用孔板 的板式塔，则液体流动减小液膜阻力，适用于难溶气体吸收的液膜控制过程；而 使液体成为分散相，如喷淋塔将液体高度雾化喷入气相，则液滴周围流动气体的 扩散阻力较小，更适合于易溶气体吸收的气膜控制过程。 （三）化学吸收 1．化学平衡与相平衡 化学吸收是指溶质被吸收时，选择溶剂中某些活性组分进行明显的化学反 应，如用碱溶液吸收 CO2、SO2、H2S 或用各种酸溶液吸收 NH3等。化学吸收过程既 服从上述的气、液相平衡关系，同时也服从化学平衡关系。它的吸收速率除了与 物理吸收过程中被吸收组分在气膜和液膜中的扩散速率有关外，还与化学反应速 率有关。 由于化学吸收中的溶质 A 在溶剂中与活性组分发生化学反应，减少了溶剂中 纯溶质浓度 cA，增大了液相的传质动力 ( ) * A A c c − ，使得吸收速率增大。尤其对于 溶剂处于停滞状态的液膜控制物理吸收过程，其传质表面基本无效，但对化学吸 收可能仍然有效，相当于增加了传质表面，有利于吸收过程。同时，气液两相界 面上溶质 A 的平衡分压 * A p 大为下降，相应增大了气相的传质动力 ( ) * A A p p − ，从 而提高了吸收速率。这些结论可从物质的化学平衡与溶解平衡中得到。 设被气体溶质组分 A 与液相溶剂中 B 发生化学反应，生成物质 M 和 N，对于 理想溶液有： aA bB mM nN + + (7－8) 化学平衡常数为： / m n a b K c c c c = M N A B (7－9) 式中，cM，cN，cA，cB和 m，n，a，b 分别为组分 M，N，A，B 的浓度和计量 系数。由上式可确定组分 A 未发生反应部分的浓度 1/ ( / ) m n b a A M N B c c c Kc = ，并由亨利 定律得到组分 A 在气相中的平衡分压： * 1/ / ( / ) / m n b a A A M N B A p c H c c Kc H = = (7－10) 由于气体组分 A 的一部分在溶剂中生成了化学反应产物，显然溶剂中游离 A 的浓度较物理吸收时低。因而在 H 相同时，液面上气体组分 A 的平衡压力低于单 纯的物理吸收过程。或者说当气相分压相同时，化学吸收使组分 A 的溶解度增大， 即化学反应提高了吸收率。常见的有以下三种化学平衡： （1）溶质与溶剂相互作用。液相中的溶质 A 与溶剂 B 相互作用生成溶剂化 产物 M，即 A B M + ，如 NH3-H2O 体系中生成 NH40H，则 M 的浓度为 A 在溶液中 的总浓度与未溶剂化的 A 的浓度之差，即 cM＝cA,t－cA，得到化学平衡常数： , / ( ) / K c c c c c c c = = − M A B A t A A B (7－11)
第二炮兵工程学院《环境工程学)教案 C,=C/(1+KcB) (7-12) 对于常压或低压下的稀溶液,如果未溶剂化的A服从亨利定律,则有: Cu=(1+ KCB)HPa 在稀溶液中溶剂,c可视作常数,K也不随浓度而变,故1+Kc可视为常数。表 观上看,亨利定律仍适用,但表观溶解度系数是纯物理吸收时的1+Ao倍,即化 学吸收增大了组分A在溶剂中的溶解度at。 (2)溶质在溶液中离解。溶质A在溶液中的离解的反应为A=M+N 如用水吸收S0,SO2溶于水后生成HSO3,又离解为H与HS0^3的过程。离解平衡 常数为: 当溶液中没有同离子存在时,C=C…,上式变为C=√Kc,汽液平衡 时服从亨利定律,则溶液中组分A的总浓度为: √ken=Hp+√kH (7-15) 可见,溶质A在溶液中离解后,其溶解度为物理溶解量与离解溶解量之和。 (3)溶质与溶剂中的活性组分作用。液相中的溶质A与溶剂中的活性组分 B作用生成M,反应式为A+B=M,如NaOH吸收SO2生成NaSO和H20。设溶剂 中B的初始浓度为αo,平衡转化率为R,则溶液中B的平衡浓度为a=(1- a.0,生成物M的平衡浓度c=Rc,化学平衡常数为 /ccB=R/(I-R)c 上式变为R=kc1+Kcn),其中,A组分未发生化学反应的浓度满足亨利 定律C=HAP,则溶液中组分A的总浓度为α;=a+ω,若忽略物理溶解量, 则: CAL=CM=RCBO=CBOEPA/(1+EP) (7-17) 式中,ε=。由式(4-45)可见,溶质A的溶解度a:分别随ε和平衡分 压PA增加而增大,但a:只能趋近于a0,而不能达到c。 此外,由式(7-15)和式(7-17)还可以看出,溶质在吸收剂中的浓度与其气 相分压不再是线性关系,这也是化学吸收与物理吸收在汽液平衡关系上的一个重 要区别。 2.化学吸收的传质速率 第5页
第 5 页 , /(1 ) A A t B c c Kc = + (7－12) 对于常压或低压下的稀溶液，如果未溶剂化的 A 服从亨利定律，则有： * , (1 ) A t B A A c Kc H p = + (7－13) 在稀溶液中溶剂，cB可视作常数，K 也不随浓度而变，故 1+KcB可视为常数。表 观上看，亨利定律仍适用，但表观溶解度系数是纯物理吸收时的 1+KcB倍，即化 学吸收增大了组分 A 在溶剂中的溶解度 cA,t。 （2）溶质在溶液中离解。溶质 A 在溶液中的离解的反应为 + − A = M + N ， 如用水吸收 SO2，SO2溶于水后生成 H2SO3，又离解为 H ＋与 HSO－ 3的过程。离解平衡 常数为： / K c c c = M N + − A (7－14) 当溶液中没有同离子存在时， + = − M N c c ，上式变为 M A c Kc + = ，汽液平衡 时服从亨利定律，则溶液中组分 A 的总浓度为： * * A t A A A A A A A , M c c c c kc H p kH p = + = + = + + (7－15) 可见，溶质 A 在溶液中离解后，其溶解度为物理溶解量与离解溶解量之和。 （3）溶质与溶剂中的活性组分作用。液相中的溶质 A 与溶剂中的活性组分 B 作用生成 M，反应式为 A + B = M ，如 NaOH 吸收 SO2生成 Na2SO4和 H2O。设溶剂 中 B 的初始浓度为 cB,0，平衡转化率为 R，则溶液中 B 的平衡浓度为 cB＝ (1－R) cB,0，生成物 M 的平衡浓度 cM＝RcB,0，化学平衡常数为： K c c c R R c = = − M A B A / / 1( ) (7－16) 上式变为 /(1 ) R Kc Kc = + A A ，其中，A 组分未发生化学反应的浓度满足亨利 定律 * A A A c H p = ，则溶液中组分 A 的总浓度为 cA,t＝cA＋cM，若忽略物理溶解量， 则： * * , ,0 ,0 /(1 ) A t M B B A A c c Rc c p p = = = + (7－17) 式中，ε＝KHA。由式(4－45)可见，溶质 A 的溶解度 cA,t 分别随ε和平衡分 压 * A p 增加而增大，但 cA,t只能趋近于 cB,0，而不能达到 cB,0。 此外，由式(7－15)和式(7－17)还可以看出，溶质在吸收剂中的浓度与其气 相分压不再是线性关系，这也是化学吸收与物理吸收在汽液平衡关系上的一个重 要区别。 2. 化学吸收的传质速率