第五章 吸收
相组成的换算
【5-1】 空气和CO2的混合气体中,CO2的体积分数为20%,求其摩尔分数y和摩尔比Y各为多少? 解 因摩尔分数=体积分数,摩尔分数
摩尔比
【5-2】 20℃的l00g水中溶解lgNH3, NH3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比X表示时,各为多少? 解 摩尔分数
浓度c的计算20℃,溶液的密度用水的密度代替。
溶液中NH3的量为
溶液的体积
溶液中NH3的浓度
黑导电布或
NH3与水的摩尔比的计算
或
【5-3】进入吸收器的混合气体中,NH3的体积分数为10%,吸收率为90%,求离开吸收器时NH3的组成,以摩尔比Y和摩尔分数y表示。
吸收率的定义为
解 原料气中NH3的摩尔分数
摩尔比
吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为
摩尔分数
【5-4】 l00g水中溶解,查得20℃时溶液上方的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律,试求亨利系数E(单位为)、溶解度系数H[单位为]和相平衡常数m。总压为。
解 液相中的摩尔分数
亨利系数
液相中的浓度
溶解度系数
液相中混合罐的摩尔分数
气相的平衡摩尔分数
相平衡常数
或
【5-5】空气中氧的体积分数为21%,试求总压为,温度为10℃时,水中最大可能溶解多少克氧?已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为,式中为氧在气相中的平衡分压,单位为为溶液中氧的摩尔分数。
解 总压
空气中的压力分数
空气中的分压
亨利系数
(1) 利用亨利定律计算
与气相分压相平衡的液相组成为
溶液
此为水溶液中最大可能溶解
因为溶液很稀,其中溶质很少
水溶液≈水=18 kg水
10℃,水的密度
故 水溶液≈水
即 水中最大可能溶解氧
故 水中最大可能溶解的氧量为
(2) 利用亨利定律计算
沼气储存
水中最大可能溶解的氧量为
溶液
【5-6】含NH3体积分数1.5%的空气-NH3混合气,在20℃下用水吸收其中的NH3总压为203kPa。NH3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数。试求氨水溶液的最大浓度,溶液。
解 气相中的摩尔分数
总压,气相中的分压
(1) 利用亨利定律计算
与气相分压相平衡的液相中NH3的摩尔分数为
水溶液的总浓度
水溶液中的最大浓度
溶液
(2) 利用亨利定律计算
溶液
【5-7】温度为20℃,总压为时,CO2水溶液的相平衡常数为m=1660。若总压为时,相平衡常数m为多少?温度为20℃时的亨利系数E为多少?
解 相平衡常数m与总压p成反比,
时
亨利系数
【5-8】用清水吸收混合气中的NH3,进入吸收塔的混合气中,含NH3体积分数为6%,吸收后混合气中含NH3的体积分数为0.4%,出口溶液的摩尔比为水。此物系的平衡关系为。气液逆流流动,试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少?兑换券制作
解 已知,则
已知,则
已知,则
已知,则
塔顶气相推动力
塔底气相推动力
【5-9】CO2分压力为50kPa的混合气体,分别与CO2浓度为的水溶液和CO2浓度为的水溶液接触。物系温度均为25℃,气液相平衡关系。试求上述两种情况下两相的推动力(分别以气相分压力差和液相浓度差表示),并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。
解 温度,水的密度为
混合气中CO2的分压为
水溶液的总浓度水溶液
(1) 以气相分压差表示的吸收推动力
①液相中CO2的浓度水溶液
液相中CO2的摩尔分数
掏耳器与液相平衡的气相平衡分压为
气相分压差表示的推动力 (吸收)
② 液相中CO2的浓度水溶液
液相中CO2的摩尔分数
与液相平衡的气相平衡分压为
高放废液
气相分压差表示的推动力 (解吸)
(2) 以液相浓度差表示的吸收推动力
与气相平衡的液相组成为
平衡的液相浓度
①液相中CO2的浓度水溶液
液相浓度差表示的推动力为