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伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收速率
對于典型的氣液相反應(yīng):AA+Bw氣相組分A與液相組分B的反應(yīng)全過程，根據(jù)雙膜理論可表示為圖4-3(b)的過程，要經(jīng)歷以下步驟
①氣相反應(yīng)物A從氣相本體通過氣膜向氣-液相界面?zhèn)鬟f;
②氣相反應(yīng)物A自氣-液相界面向液相傳遞;
③反應(yīng)物A在液膜或液相主體中與B發(fā)生反應(yīng)(視反應(yīng)速率的快慢而定);相界面相界面AGCA(慢反應(yīng))CA(快反應(yīng))()物理吸收(b)化學(xué)吸收圖43液相中A的濃度變化煙氣脫疏脫硝技術(shù)基礎(chǔ)。反應(yīng)生成的液相產(chǎn)物留存在液相中(如有氣相產(chǎn)物生成則向相界面擴散)，氣相產(chǎn)物自相界面通過氣膜向氣相本體擴散?；瘜W(xué)吸收法凈化氣態(tài)污染物質(zhì)一般要求吸收劑在吸收條件下的蒸氣壓很低或趨于零，化學(xué)反應(yīng)只在液相內(nèi)發(fā)生。所以上述過程不存在組分B從相界面向氣相擴散的問題。在吸收過程中，當(dāng)傳遞速率遠大于化學(xué)反應(yīng)速率時，實際的過程速率取決于后者，這就叫動力學(xué)控制;反之，如果化學(xué)反應(yīng)速率很快，而傳質(zhì)速率很慢，過程速率主要取決于傳質(zhì)速率的大小，稱為擴散控制對于化學(xué)吸收過程，氣膜的傳質(zhì)速率仍可按與物理吸收相同的式(4-29)表示。在氣處，組分A仍處于平衡狀態(tài)，可用亨利定律描述。液膜中的情況，化學(xué)吸收和物理吸收卻很不相同。對于化學(xué)吸收，組分A按分子擴散從擴散至界面溶解后，在液膜內(nèi)一面進行擴散，一面進行化學(xué)反應(yīng)，若在液膜內(nèi)未反應(yīng)完還要轉(zhuǎn)移至液相主體中進行。由于液相中有化學(xué)反應(yīng)的存在，組分A的濃度CA降低加快，從而使過程吸收速率提高。在過程穩(wěn)定的情況下，仍可采用費克定律來描述液膜中的吸收情況(4-38)NDdz
若已知組分A在界面處的液相濃度梯度，就可利用上式求得液膜內(nèi)的過程速率。在液膜內(nèi)
對組分A作物料衡算可得到液相濃度分布規(guī)律。對穩(wěn)態(tài)過程有:(擴散量)一(擴散量)m＝微元體積的反應(yīng)量(4-39)dc「-D-(-盟n)ーいA(4-40)即dz式中，A、d2分別為徵元體積的斷面面積和厚度。整理得:d CA=(-r)D dzi(4-41)同理對B做物料衡算有:d Ci而反應(yīng)動力學(xué)方程:ra=f(CA, CB, 1)(4-43)若式(4-41)邊界條件給定，反應(yīng)動力學(xué)方程簡單，就可求出液膜中組分A的濃度分布，代入式(4-38)中得到液膜中的過程速率方程，將其與氣膜中的傳質(zhì)速率方程式(429)和氣液相平衡關(guān)系式(431)聯(lián)解，就可獲得吸收過程的總速率方程式NA。由于反應(yīng)動力學(xué)方程一般較復(fù)雜等原因，大多數(shù)情況下求解困難。用吸收法處理氣態(tài)污染物時，化學(xué)吸收劑一般能與被吸收組分發(fā)生極快的化學(xué)反應(yīng);或其用量大大過量，以使其濃度幾乎不變，這時可看成擬一級反應(yīng)。以下針對這幾種類型情況進行討論。
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極快速不可逆化學(xué)反應(yīng)吸收過程
對于典型的氣液相反應(yīng)aA+bBa和一→rR，如果化學(xué)反應(yīng)速度極快，反應(yīng)瞬時即可完
成，則傳質(zhì)阻力比化學(xué)反應(yīng)阻力大得多，整個過程屬于擴散控制。在反應(yīng)速度極快的情況下，反應(yīng)區(qū)厚度極小，成為反應(yīng)面。由于吸收組分A與反應(yīng)物B的擴散速率不同，會使液相濃度分布出現(xiàn)三種不同的情況，如圖4-4所示。
