第三章水分处理反应器理论.ppt

第三章 水处理反应器理论 3．1 几种常见的反应 3.1.1 反应速率与反应级数 1.反应速率 单位时间、单位体积内某物质量的变化，单位为mol?m-3?s-1。表示为： (3－1) 式中的可以和V组合成A的浓度，因此 (3－2) 当A代表反应物时，反应速率 应为负值； 当A代表产物时，则应为正值，如图3－1所示。 2.反应级数 对于反应 (3－3) 产物P的反应速率可以表示为： (3－4) 则P为A的a级，B的b级，合为a+b级。 反应物可以分别表示为： (3－5) (3－6) 需注意的是：（1）浓度均为反应物；（2）系数不一定等于A、B前的系数；（3）如不存在如此关系，叫无反应级数的提法。 3．基元反应 构成化学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应。绝大多数的基元反应，其反应级数与化学计量系数完全相等，例如： 引发 （3－7） 传递 （3－8） 传递 （3－9） （3－10） （3－11） 3.1. 2 单一组分的零级反应 如果已知单一组分的反应为零级反应，则 （3－12） 边界条件：t=0 cA=cA0 t=t cA=cA ，故 （3－13） （3－14） 零级反应浓度随时间的变化见图3-2。 3.1.3 单一组分的一级反应 如果反应 为一级反应，则 （3－15） （3－16） （3－17） （3－18） 由于， 为P的浓度，由式（3－16） 得 （3－19） 一级反应的浓度随时间的变化见图3-3。 对方程（3－18）进行变换可得 (3－20) 用式（3-20）作图，见图3-4，根据其坡度可求k。 一级反应的反应物的半衰期可按3-5求得。 (3－21) 3.1.4 两种反应物的二级反应 如果已知下列两种反应物的反应 是一个二级反应，A及B的初始浓度分别为及,则的表达式按以下方法求得。 1. 当 时， t=0 cA=cA0 cB=cB0 cP=0 t=t cA=cA0-x cB=cB0-x cP=x （3－22） （3－23） 根据3-23式作图，见图3-6，可求得二级反应的速率常数。 利用此图求常数k。 2 当 时 （3-24） 在（0，t）内积分得：