1、3.6 化學吸收與增強因子化學吸收與增強因子3.6.1 化學吸收的分類化學吸收的分類 討論不同化學反應對吸收速率的影響按反應快慢分類并導出判別式1.化學反應可忽略 吸收劑 ACQ, 303/mmolCsmQA V(m3) 氣 A 反應速率Ackr*1 *1k 一級反應速度常數 反應量擴散量 )(0AAccQVr )(0*1AAAccQcVk AAcck0*11 (QV , 停留時間) 純溶劑時: 00Ac 1*1k (取 0.1) 2.慢反應 界面 F 液膜反應量液膜擴散量 cAi )(ALAillccFkrF cAL )(*1ALAilAilcckck AiALllcckk1*1 L 由雙膜

2、論 lllkD Dl 液相擴散系數 m2/s k l 液相傳質系數 m/s 令 : 2*1*1llllkkDkkM 慢 反 應 : M1 (取M10) PA PA i 表 示 反 應 在 液 膜 內 cA i cA i 進 行 完 畢 g l 4.中速反應 M 1 (取 0.110) 界 面 表 示 液 膜 中 的 反 應 與 PA PAi 擴 散 量 相 當 ,反 應 既 在 cAi cBL 液 膜 中 進 行 又 擴 散 到 cAL 液 相 主 體 中 進 行 . 5.瞬間反應 M pA 表 示 在 液 膜 中 的 pA i cB L 某 個 面 反 應 完 成 cA i g l 3.6.

3、2一級不可逆反應一級不可逆反應處理方法:建立液相擴散- 反應方程 求傳質速率式 求增強因子 1.擴散-反應方程取液膜中微元作物料衡算: Mx-Mx+dx-MR=Ma cA 非穩態: cAi tcrxcDl22 Mx Mx+dx 穩態: dx L 022rxcDl (3-130) lD 液相擴散系數 r 反應速率 t 時間 2.一級不可逆反應 A+bB Q AABckcckr*1*2 代入擴散-反應方程: AlckxcD*122 (3-133) 解微分方程: AilllAckMthMMthMMN1) 1() 1( (3-143) 其中: 2*1llkkDM Mth 雙曲正切函數 llV 物理吸收

4、: AilALAilAckcckN)( (對快反應0ALc) 系數比較: 1) 1() 1(MthMMthMMll (3-144) (1)快反應 M10 1Mth M AiAlAilAcDkckMN*1 (3-146) ),(*1AiAlAcDkfN 與llk,無關. 只要改善反應條件和選擇好的吸收劑使 Aick,*1才能強化傳質速率。 (2)中 速 反 應 (0.1M 10) 但l較 大 填 料 塔l=10100 鼓 泡 塔l=100104 1MthM AilAckMthMN (3-148) (3)慢反應 M0.1 (MMth) 11MMMll (3-149) AilAckN 若: 取l大,

5、 1, 1Ml 取l小, 1, 1Ml 3.6.3 不可逆瞬時反應不可逆瞬時反應 A + bB Q 界面 擴散-反應: pA cBLc rdxcdD22 pAi cBL cAi 1 2 g l 當10 x時: 022dxcd 21x 022dxcd 1x dxddcbDdxdcDBBA (3-174) 積分: AilAckN cdcbDcDAiAlBLBl11 (3-178) 求臨界濃度cBLc: ABcBLlAlBlcBLlBlcBlBlBAgAiAgAbNNckDDcDckNPkPpkN)( 聯立求解: ABlAllgcBLpDDkbkc (3-184) 當cBLBLcc時:(氣膜控制)

6、AgApkN 當cBLBLcc時:(雙膜控制) glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 (3-187) 3.6.4 不可逆二級反應不可逆二級反應 A + bB Q BAcckr*2 代入擴散-反應方程: BAAlcckdxcdD*222 當液流主體 CAL=0 時可獲得近似解: 1/1MthM (3-190) 其中: AiAlBlBllBlAllAlcbDcDkckDkkDM12*22*1 查圖:),(Mf AilAckN 計算步驟: 設AAAAiAAiNMHpcpp, 校核AiAiAiAgAcpppkN)( 有二種簡化情況: 1. 當M2可 作 為 一 級 不 可 逆 快 反 應 :

7、 AilAckNM3 2. 當10M可 作 為 瞬 間 反 應 : AiAlBlBlcbDcD1 若 : cBLBLcc AgApkN cBLBLcc glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 例題：二級不可逆反應舉例例題：二級不可逆反應舉例人體紅血朊內的紅血球素人體紅血朊內的紅血球素HbHb與溶解的與溶解的O O2 2與與COCO有如下反應：有如下反應：已知：已知：(37時) 求：求： （1 1）吸氧速率；）吸氧速率； （2 2）若人體每）若人體每Kg含含10cm3 3的的CO便會死亡，則當空氣中含便會死亡，則當空氣中含CO為為 100ppm時，一個時，一個70Kg重的人，能維持多長時

8、間？重的人，能維持多長時間？ 非正常反應正常反應 HbCOHbCO HbOHbOCOOkk222)/(3140)(107)/(30016700)/(103 . 8)/(106 . 7)/(101 . 7)/(1095. 6)/(104 . 9)/( 1 . 0)/(1067. 0)/(108 . 1323282626237372662血紅細胞的比表面積為人肺中血液量為在血中含量為cmcma cmV lg HbC MscmD scmD scmDatmcmmolH atmcmmolHscmksmollk smollkHbHbHbCOOCOOLCOO解解：用二級不可逆反應，求吸氧速率：用二級不可逆反

9、應，求吸氧速率N NO2O2？scmVaNN scmmolCkN P M M bCDCDlmolHpC kkDMlmolC CkkAAAiLAiOOHbHbOOAiLOOHbHbOO/284)/(10774. 3912. 1)218.1032/066. 2)10974. 1)(101 . 7()018. 0)(103 . 8(11/10974. 1)104 . 9(21. 0/8 . 41 . 0/)101 . 7)(018. 0)(108 . 1 (/018. 016700/300328468,224722662222換成體積：得：查圖（，也不滿足。時，可作瞬間反應處理處理，顯然不滿足；時，可作擬一級快反應解解：求：求N NCOCO？min6 .732268.1570/7007001070/1585.0/5704 .22)/(101 .203.3203.3)1 .0/()106 .7)(018.0)(1067.0(/1083.2)1095.6)(106 .7()018.0