5.2 从溶解相平衡看吸收操作

5.2.1.2 相平衡关系

一、定义 在一定温度和压力下，混合气体与液相 接触时，溶质便从气相向液相转移，而溶于 液相内的溶质又会从溶剂中逸出返回气相。 随着溶质在液相中的浓度逐渐增加，溶质返 回气相的量也逐渐增大，当单位时间内溶于 液相中的溶质量与从液相返回气相的溶质量 相等时，气相和液相的量及组成均不再改变， 达到动态平衡，是吸收过程的极限，它们之 间的关系称为相平衡关系。

平衡状态下，气相中的溶质分压称为平衡分压 或饱和分压； 液相中的溶质浓度称为平衡浓度或 饱和浓度，即在当时条件下气体在液体中的溶解 度。 溶解度表明：在一定条件下吸收过程可能达到 的极限程度。 溶解度的大小随物系、温度和压强而异，通常 由实验测定。

氨在水中的溶解度

二氧化硫在水中的溶解度

由图可以看出： （1）在同一种溶剂（水）中，不同气体的溶解 度有很大差异。 （2）同一溶质在相同的温度下，随着气体分压 的提高，在液相中的溶解度加大。 （3）同一溶质在相同的气相分压下，溶解度随 温度降低而加大。

二、亨利定律

1、定义 描述互成平衡的气、液两相间组成关系的经验 定律。 2、表达形式 ①在一定温度下，当气相总压力不高时，稀溶液上方 的溶质分压与该溶质在液相中的摩尔分数成正比。 p Ex 或 p Ex E——亨利系数，其数值与物系及温度有关，Pa

◎对于给定物系，亨利系数E岁温度升高而增大； ◎在同一溶剂中，易溶气体的E值很小，难溶气体 的E值很大。

②若溶质在液相和气相中的组成分别用摩尔比X和Y表示时， 则亨利定律可表示为

mX Y 1 (1 m) X

m——相平衡常数，无量纲。

对于一定的物系，相平衡常数与温度和压力有关： ◎温度越高，m越大；压力越高，m越小 ◎易溶气体的m值小，难溶气体的m值大 对于极稀溶液，可简化为

Y mX

5.2.1.3 吸收平衡线

吸收平衡线是表明吸收中气液相平衡关系的图线。

5.2.2

气液相平衡关系对吸收操作的影响

一、确定适宜的操作条件 吸收是利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的 操作，因此，气体溶解度的大小直接影响吸收操作。 温度升高，气体的溶解度减小 压力增加，气体的溶解度增加

加压和降温对吸收操作有利

二、判明过程进行的方向和限度 当气体混合物与溶液相接触时，吸收过程能否发生， 以及过程进行的限度，可由相平衡关系来确定。 当溶质在气相中的实际分压大于溶质的平衡分 压，即 p p 时， 发生吸收过程，实际状态点位 于平衡曲线上方。

当气相中溶质的实