1、传质过程:去除水、气体和固体中污染物的过程.吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离 一个含有两种以上组分的体系，A组分由浓度高的区域向浓度低的区域转移 3、分子扩散：由分子的微观运动引起；涡流扩散：由流体微团的宏观运动引起 4、费克定律：由浓度梯度引起的扩散通量与浓度梯度成正比 5、单分子扩散：空气与氨的混合气体（静止）：相界面上，氨溶解于水；氨的分压 p减小；气相总压减小；流体自气相主体向相界面流动 ；空气分压增大——反向扩散；氨的扩散量增加；（流动）：氨溶解于水；氨分压降低；相界面处的气相总压降低；流体主体与相界面之间形成总压梯度；流体主体向相界面处流动；的扩散量增加
6、等分子反向扩散：在一些双组分混合体系的传质过程中，当体系总浓度保持均匀不变时，组分A在分子扩散的同时必然伴有组分B向相反方向的分子扩散，且组分B扩散的量与组分A相等，这种传质过程称为等分子反向扩散
7、质量传递将受到流体性质、流动状态以及流场几何特性等的影响
1、吸收的基本概念：依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中物理溶解度（或化学反应活性）的不同，而将气体混合物分离的操作过程。本质：气相到液相的传质过程 2、吸收在化工领域中的应用：1）净化原料气及精制气体产品：比如用水（或碳酸钾水溶液）脱除合成氨原料气中的CO2等；2）制取液体产品或半成品：比如水吸收NO2制取硝酸；水吸收HCl制取盐酸等；3）分离获得混合气体中的有用组分：比如用洗油从焦炉煤气中回收粗苯等4）净化有害气体：湿式烟气脱硫：如用水或碱液吸收烟气中SO2，石灰/石灰石洗涤烟气脱硫。干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收。水、酸吸收净化含NOx废气.5）回收有用物质：如用吸收法净化石油炼制尾气中的硫化氢的同时，还可以回收有用的元素硫6）能够用吸收法净化的气态污染物主要有：SO2，H2S, HF和NOx等7）其他应用：曝气充氧
3、吸收法净化气态污染物的特点（与化工相比）：处理气体量大，成份复杂，同时含有多种气态污染物； 吸收组分浓度低； 吸收效率和吸收速率要求高；多采用化学吸收——如碱液吸收烟气中低浓度的SO2；多数情况吸收过程仅是将污染物由气相转入液相，还需对吸收液进一步处理，以免造成二次污染。
4、吸收剂的选择：1)溶解度：对溶质组分有较大的溶解度2)选择性：对溶质组分有良好的选择性， 即对其它组分基本不吸收或吸收甚微，3)挥发性：应不易挥发4)粘性： 粘度要低5)其它： 无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。 5、气液相平衡与热平衡不同之处：达到相平衡时，一般两相浓度不相等。达到相平衡时，传质过程仍在进行，只不过通过相界面的某一组分的净传质量为零，因此属动态平衡。
? 6、亨利定律其他形式： ? C ?H???溶解度系数，T?，H?A?HpA? 稀溶液，温度一定，总 ???pA?ExA?E???亨利系数，T?，E?压不大，气体溶质平衡 ??m???相平衡常数，T?，m?；P?，m??y?mxAA?分压和溶解度成正比。 ?7、吸收过程机理：双模理论。吸收过程是一种典型的由气相向液相的传质过程，一般可分解为三个基本步骤：1）溶质由气相主体传递至两相界面，即气相内的传递；2）溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递；3）溶质由界面传递至液相主体，即液相内的传递 8、双膜理论：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧分别有一层虚拟的气膜和液膜。 2）在相界面处，气液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力。 3）在膜层以外，气液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，组成均一，没有传质阻力。
总推动力9、气相总传质速率方程 p A ? p Ai c Ai ? c A pAi?p?pA?p?pA?p*AAA?NA?????总传质阻力 111111? kGkLkHkKHkLGLG
总传质速率方程表示了什么？传质速率与传质推动力成正比，与传质阻力成反比。 增加溶质的气相分压或者减少液相浓度，都可以增加传质推动力，从而增加传质速率 10、K值：用水吸收NH3、HCl等属于气膜阻力控制的传质过程；用水吸收CO2, O2就属于液膜阻力控制的传质过程
11、吸收塔的计算所依据的都是三个基本方程式：物料衡算关系、相平衡关系和填料层高度计算式 q(Y?Y)?q(X?X)nG12nL12全塔物平 Y 2 ? Y1(1??)Y1y11yyYp????1?2，y1?1，Y1?1，y1?1 ，
y1Y2y21??1?y11?Y1pqnG —— 惰性气体B的摩尔流率，kmol/s；
qnL —— 吸收剂S的摩尔流率，kmol/s； Y —— 溶质A在气相中的比摩尔分数；
??qqnLX —— 溶质A在液相中的比摩尔分数；n：吸收率 ?Y?nLX??Y?X1??1qqnGnG??12、操作线方程：在填料层任一截面与塔底端面之间的物料衡算式为 ??qnLqnL??在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算，有 Y ?qX??Y2?qX2?nGnG??
12、吸收剂的选择 ：（1）对溶质有较大的溶解度：溶解度?，溶剂用量?，溶剂再生费用?；溶解度?，对一定的液气比，吸收推动力?，吸收传质速率?，完成一定的传质任务所需设备尺寸?；(2)良好的选择性，即对待吸收组分的溶解度大，其余组分溶解度度小；(3)稳定不易挥发，以减少溶剂损失；(4)粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；(5)无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等。
qnGY1?Y2?N?13、z?HOGNOG H O OGGKYa??Ym?Ym??Y1?Y1e???Y2?Y2e?lnY1?Y1eY2?Y2eNOG?q11Y?mX21ln[(1?)1?] A?nL 总体积传质系数单位：kmol/m2s 1?AAY2?mX2AmqnG传质单元：是指通过一定高度的填料层传质，使一相的组成的变化恰好等于其中的平均推动
力。
传质单元数：分子为气相（液相）组成的变化，分母为传质推动力。只决定于传质前后气液相的组成和相平衡关系，与设备的情况无关，其值大小反映了吸收过程的难易程度。
传质单元高度：是完成一个传质单元分离任务所需要的填料层高度，主要决定于设备情况、物系特性及操作条件等，其值大小反映了填料层传质动力学性能的优劣。 14、吸收塔的调节（强化吸收传质过程）：1）qnL ?，qnL/qnV ? ，操作线斜率和推动力? 。 当气、液入塔浓度 Y1 和 X2 不变时，出口气体 Y2 ? ，吸收率增大。由物料衡算，操作线由Ⅰ线变为Ⅱ线，液相出口浓度 X1 ? 。2）降低吸收剂入塔浓度X2，若 Y1 和 qnL/qnV 不变，操作线向上平移，传质推动力增大，气体出塔浓度下降，分离程度增大。3）降低吸收剂入塔温度 t2，改变了物系的平衡关系，气体溶解度增大，平衡线下移，传质推动力也增大。当气、液进塔浓度 Y1、X2 以及液气比不变时，气体出塔浓度 Y2降低，分离程度增加。
1、吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程
2、常用吸附剂的主要特性：吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。
选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。 稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱的良好化学稳定性。 适当的物理特性：适当的堆积密度和强度 廉价易得
3、常用吸附剂：活性炭、活性碳纤维、硅胶（吸湿，高湿度气体干燥）、活性氧化铝（气体的干燥、石油气的浓缩与脱硫、磷的吸附）、沸石分子筛 1、萃取利用混合液中被分离的组分A在两相的分配差异的性质。
2、萃取分离特点：可在常温下操作，无相变；萃取剂选择适当可以获得较高分离效率； 对于沸点非常相近的物质可以进行有效分离；利用萃取的方法分离混合液时，混合液中的溶质既可是挥发性物质，也可以是非挥发性物质，如无机盐类等
3、萃取应用：萃取法主要用于水处理，通常用于萃取工业废水中有回收价值的溶解性物质； 从染料废水中提取有用染料；从洗毛废水中提取羊毛脂；含酚废水的萃取处理等。 4、萃取剂的选择：对溶质溶解性大；选择性好；B与S互溶度越小越好；萃取相与萃余相密度差异大；萃取剂的回收难易：一般常用的回收方法是蒸馏，若不宜用蒸馏，可考虑采用其他方法，如反萃取、结晶分离等；废水常用的萃取剂：苯及焦油类、酯类（醋酸丁酯、三甲酚磷酸酯等）、醇类
1、间歇操作的主要特点：操作特点：反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进与出。
基本特征：间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内组成随时间变化而变化。 主要优点：操作灵活，设备费低，适用于小批量生产或小规模废水的处理。
主要缺点：设备利用率低，劳动强度大，每批的操作条件不易相同，不便自动控制。 2连续操作的主要特点：操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴随着物料的流动。 基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可能随位置变化而变化。）
主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度与产品质量较稳定。规模大或要求严格控制反应条件的场合，多采用连续操作。 主要缺点∶灵活性小，设备投资高。
3、空间时间：反应器有效体积(V)与物料体积流量(qv)之比值。τ＝30s 表示了什么？每30s处理与反应器有效体积相等的流体
4、空时与反应时间和平均停留时间的区别1）空时与反应时间：空时用于连续流动反应器，反映生产强度的大小；反应时间用于间歇反应器，反映化学反应进行快慢的量度，并不反映反应器的生产强度。2）空时与平均停留时间：空时是人为规定的参量，可以看作是过程的自变量，可以用空时来表示连续流动反应器的基本设计方程式；平均停留时间不是人为规定的参量，不能认为是过程的自变量，而只有当知道了反应器中所发生的变化后才能确定的一个参量。
4、反应器内反应物与混合状态
反混：处于不同停留时间的“流团”间的混合称返混。 （平）推流（亦称活塞流、挤出流）：反应物以相同的流速和一致的方向移动，即反应物在反应器内齐头并进。在径向充分混合，但不存在轴向混合，即返混为零。 完全混合流（亦称全混流、理想混合）：反应物进入反应器后，能瞬间达到完全混合，反应器内的浓度、温度等处处相同。全混流可以认为返混为无限大。
5、间歇反应转化率xA=(nA0－nA)/nA0=1－nA/nA0
气-固相反应的反应速率 (?rA)V?(?rAm)m?(?rAs)S?(?rAVp)Vp 反应速率常数lnk?lnk0?Ea活化能Ea越大,直线的斜率越大；活化能大的反应对温RT速率方程的积分形式 半衰期t1/2 度敏感；任何反应在低温时比在高温时对温度敏感；频率因子不影响温度的敏感度。
反应 反应速率方程 A?P （0级） ?rA?k kt?(cA0?cA) kt?ln(cA0/cA) 11 ?)cAcA0?ln[(cA0/cA)(cB/cB0)] kt?A?AcB0??BcA0kt?(cA0/(2k) A?P （1级） ?rA?kcA 2?rA?kcA ln2/k 1/(kcA0) ?Ak(?AcB0??BcA0)ln(2?2A?P （2级） αAA?αBB?P （2级） ?rA?kcAcB ?BcA0 )?AcB0nA?P （n级，n≠1） ?rA?kcAn 111kt?(n-1?n?1) n?1cAcA02n?1?1 n-1kcA0(n?1)注：?A、?B为计量系数 6、理想流动和非理想流动：（1）平推流流动：轴向上完全不混合，各微元在反应器中齐头并进，停留时间相同（同进同出）；径向上剧烈混合，且同一截面上各微元速度、浓度、温度均相同。
平推流与层流的区别：平推流：同一截面上各微元具有相同的速率，径向剧烈混合； 层流：同一截面上各微元具有不同的速率，径向没有混合。 （2）全混流流动：物料加入反应器瞬间完全混合（最大混合）；反应器中物料的温度、浓度均匀，且等于出口物料的温度、浓度；停留时间不同，形成确定的停留时间分布。
2、间歇反应器基本设计方程 平推流反应器 全混流反应器
t?nA0?xAf0dxAVR(?rA)CAdCVRA?????CA0??r?qvAx?xA0VR?A FA0?rA3、间歇反应器与平推流反应器
不同点：在结构和操作方式上，一个没有搅拌一个有搅拌；一个是连续操作一个是间歇操作；一个是管式一个是釜式；
相同点：二者都没有返混，所有物料在反应器内的停留时间都相同。两种反应器在相同的进口（初始）条件和反应时间下，就应该得到相同的反应结果 4、间歇反应器与全混流反应器
间歇反应器与全混流反应器在结构上大体相同，但从返混的角度上看却是完全不同的。间歇反应器完全没有返混，而全混流反应器的返混达到了极大的程度。因而，二者的设计方程不同，同一个反应在这两种反应器中进行，产生的结果也就不一样。 5、设计方程式比较
对平推流反应器和全混流反应器的设计方程，在恒温恒容条件下，进行对比可知：
①当转化率较小时，反应器性能对流体流动状况的影响较小。随着转化率的增大，二者体积相差愈来愈显著。由此可知，过程要求转化率越高，返混也越大。②当转化率一定时，随着反应级数的增大，二者体积相差愈来愈显著。③当转化率、反应级数一定时，随着膨胀率εA的增大，二者体积相差增大。但相对流动状况的影响较小。
1、催化剂特性：加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量；催化剂对反应有选择性；只能加速热力学上可能的反应；不改变化学平衡的位置；分类：均相催化剂、多相催化剂、生物催化剂；组成：活性组分、助催化剂、载体、抑制剂；性能指标：活性、选择性、使用寿命、机械强度；制备方法：沉淀法、浸渍法、共混合法；成形工艺：压片工艺（固定床反应器）、挤条工艺、喷雾工艺、滚球工艺；失活：中毒（进料中的某些杂质能牢固地吸附在活性中心上，无法除去）、结焦（在反应过程中生成的不挥发物质覆盖了活性中心）、堵塞（在反应过程中被带入的或生成的不挥发物质堵塞了微孔）、热失活（化学组成和相组成的变化，或活性组分由于生成挥发性物质而损失）、烧结（高温引起的催化剂或载体的微晶长大，使表面积和孔隙率减小而导致催化活性下降）
2、固相催化反应过程：1反应物由气流主体扩散到催化剂外表面；2反应物由催化剂外表面扩散到内表面；3反应物在催化剂表面活性中心上吸附；4吸附在活性中心的反应物进行化学反应；5产物在催化剂表面活性中心上脱附；6产物由催化剂内表面扩散到外表面；7产物由催化剂外表面扩散到气流主体。
3、固相催化反应的本质: 化学吸附→表面反应→脱附
4、固相催化反应器特点：①多步骤串联过程②固相反应速率与反应本身和反应组分的扩散有关③反应速率取决于慢步骤，该步骤称为控制步骤 扩散控制(传质控制)、动力学控制 ④反应达到定常态时，各步骤的速率相等 4、本征动力学基本假设： ①三个反应步骤中必然存在一个控制步骤； ②除控制步骤外，其它步骤处于平衡状态；
n?1③吸附过程和脱附过程属理想过程，即可用朗格谬尔吸附模型来描述。 RkVcAs?s?5、Φs称西勒(Thiele)模数的物理意义： 3De以催化剂颗粒体积为基准的最大反应速率与最大内扩散速率的比值。
反映了反应过程受内扩散及本征反应的影响程度。
内扩散阻力越大， De越小，Φs值则越大。 小：反应动力学控制 大：扩散控制
6、固定床反应器的特点：优点：催化剂不易磨损，可长期使用；床层内流体的流动接近于理想置换流动 ，较少量催化剂可获较大生产能力；停留时间可以控制，温度分布可以适当调节，特别有利于达到高的转化率和高的选择性。 缺点：传热差，更换催化剂必须停产 7、流化床反应器的特点：优点：颗粒剧烈搅动和混合，整个床层处于恒温状态，可在最佳温度点操作；传热强度高，适宜于强吸热或放热反应；颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量。 缺点：返混较严重，不适宜于高转化率过程；催化剂和反应器均有磨损 8、固定床与流化床反应器的特点
环境工程原理2-2复习资料
