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5 气体吸收 第一节 概述 5．1．1化工生产中的传质过程 传质分离过程：利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异来造成一个两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，达到分离的目的，这一过程称为传质分离过程。 以传质分离过程为特征的基本单元操作在化工生产中很多，如： （1）气体吸收 选择一定的溶剂（外界引入第二相）造成两相，以分离气体混合物。如用水作溶剂来吸收混合在空气中的氨，它是利用氨和空气在水中溶解度的差异，进行分离。 （2）液体蒸馏 对于液体混合物，通过改变状态，如加热气化，使混合物造成两相，它是利用不同组分挥发性的差异，进行分离。 （3）固体干燥 对含一定湿分（水或其它溶剂）的固体提供一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分压差，使湿分从固体表面或内部转移到气相，从而使含湿固体物料得以干燥。 （4）液-液萃取 向液体混合物中加入某种溶剂，利用液体中各组分在溶剂中溶解度的差异分离液体混合物，在其分离过程中，溶质由一液相转移到另一液相。 （5）结晶 对混合物（蒸汽、溶液或熔融物）采用降温或浓缩的方法使其达到过饱和状态，析出溶质，得到固体产品。 （6）吸附 利用多孔固体颗粒选择性地吸附混合物（液体或气体）中的一个组分或几个组分，从而使混合物得以分离。其逆过程为脱附过程。 （7）膜分离 利用固体膜对混合物中各组分的选择性渗透从而分离各个组分。 5．1．2相组成表示法 1．质量分率与摩尔分率 质量分率：质量分率是指在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。对于混合物中的A组分有 （5-1） 式中 ——组分A的质量分率； ——混合物中组分A的质量，kg； ——混合物总质量，kg。 （5-2） 摩尔分率：摩尔分率是指在混合物中某组分的摩尔数nA占混合物总摩尔数n的分率。对于混合物中的A组分有 气相： （5-3） 液相： （5-4） 式中 、——分别为组分A在气相和液相中的摩尔分率； ——液相或气相中组分A的摩尔数， ——液相或气相的总摩尔数。 （5-5） （5-6） 质量分率与摩尔分率的关系为： （5-7） 式中 ——分别为组分A、B的分子量。 2．质量比与摩尔比 质量比是指混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比，其定义式为 （5-8） 摩尔比是指混合物中某组分A的摩尔数与惰性组分B（不参加传质的组分）的摩尔数之比，其定义式为 （5-9） （5-10） 式中 、——分别为组分A在气相和液相中的摩尔比； 质量分率与质量比的关系为 （5-11） （5-12） 摩尔分率与摩尔比的关系为 （5-13） （5-14） （5-15） （5-16） 3．质量浓度与摩尔浓度 质量浓度定义为单位体积混合物中某组分的质量。 （5-17） 式中 —组分A的质量浓度，； —混合物的体积，m3； —混合物中组分A的质量，kg。 摩尔浓度是指单位体积混合物中某组分的摩尔数。 式中 —组分A的摩尔浓度，； —混合物中组分A的摩尔数，。 质量浓度与质量分率的关系为 （5-18） 摩尔浓度与摩尔分率的关系为 （5-19） 式中 c—混合物在液相中的总摩尔浓度，； —混合物液相的密度，。 4．气体的总压与理想气体混合物中组分的分压 总压与某组分的分压之间的关系为 摩尔比与分压之间的关系为 摩尔浓度与分压之间的关系为 【例5-1】 在一常压、298K的吸收塔内，用水吸收混合气中的SO2。已知混合气体中含SO2的体积百分比为20%，其余组分可看作惰