1 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE1 TERMODYNAMIKA TECHNICZNA I CHEMICZNA WYKŁAD VIII WYKŁAD VIII ABSORPCJA, ZATĘ ż ANIE

2 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE2 ROZPUSZCZALNOŚĆ GAZU W CIECZACH (ABSORPCJA) Równanie idealnej rozpuszczalności Równanie idealnej rozpuszczalności Przyjmując idealność obu faz otrzymujemy prawo Raoulta zwane „równaniem idealnej rozpuszczalności” 1-rozpuszczalnik ciekły; 2- gaz (1-rozpuszczalnik ciekły; 2- gaz ) uwaga: uwaga: p 2 c oznacza ciśnienie pary nasyconej nad HIPOTETYCZNĄ fazą ciekłą gazu 2 w temperaturze równowagi (absorpcji)

3 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE3 p 2 c Ciśnienie p 2 c wyznacza się poprzez ekstrapolację ciśnienia pary nasyconej rzeczywistej fazy ciekłej (czyli powyżej T kr ) substancji zaabsorbowanej 2

4 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE4 Analiza równania idealnej rozpuszczalności pokazuje, że: NIE x 2 (rozpuszczalność) NIE zależy od rodzaju fazy ciekłej, dla ustalonej wartości prężności parcjalnej ( ) rozpuszczalność maleje ze wzrostem temperatury  T  to 1/T  to lg (p 2 c )  czyli p 2 c   Wobec tego x 2 

5 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE5 komentarz:przeważnie komentarz: rozpuszczalność przeważnie maleje wraz ze wzrostem temperatury ale są wyjątki (np. wodór, azot) w pewnym zakresie T. ZALEŻY Poza tym rozpuszczalność ZALEŻY od rodzaju rozpuszczalnika. czyli: czyli: r-nie idealnej rozpuszczalności jest zbyt niedokładne

6 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE6 Równanie Henry’ego Równanie Henry’ego H – stała Henry’ego; zależy od: T, rodzaju cieczy, rodzaju gazu, H 2,1 1, 2 czyli H 2,1 dla pary 1, 2 0x 2 c 21,2 2 )x/flim(H    2 g 2 f f    c

7 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE7 interpretacja H: interpretacja H:  x H 2,1  nie zależy od x dla roztworów (nieskończenie) rozcieńczonych - podobnie H 2,1 czyli : prawo Henry’ego stosuje się dla roztworów rozcieńczonych czyli: czyli: ff2f2 22 c 2 c 2 xff   g   2 c 21,2 fH 

8 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE8 EFEKTY CIEPLNE ROZPUSZCZANIA GAZÓW EFEKTY CIEPLNE ROZPUSZCZANIA GAZÓW A – entalpia rozpuszczalnika B – entalpia gazu BC – ciepło skraplania gazu (Lp 2 ) Q – całkowe ciepło rozpuszczania BD – ciepło rozpuszczania na 1 mol substancji 2 (Q 2 ) BE - ciepło rozpuszczania od stanu początkowego do nieskończenie wielkiego rozcieńczenia (ciepło rozcieńczenia) Q 2  M

9 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE9 RÓWNOWAGA: ROZTWÓR CIECZY Z NIELOTNĄ SUBSTANCJĄ – PARA (zatężanie) RÓWNOWAGA: ROZTWÓR CIECZY Z NIELOTNĄ SUBSTANCJĄ – PARA (zatężanie) 12 Rozpuszczalnik –1; substancja nielotna – 2 Uwaga:w fazie parowej TYLKO rozpuszczalnik Uwaga: w fazie parowej TYLKO rozpuszczalnik Wykresy fazowe Wykresy fazowe Równanie równowagi (dla doskonałej fazy parowej) różnica prężności: rozpuszczalnik czysty – rozpuszczalnik w roztworze

10 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE10 Czyli: temperatura wrzenia roztworu jest wyższa niż temperatura wrzenia rozpuszczalnika kT Na podstawie zależności współczynnika równowagi k od T równowagi dla warunków izobarycznych (p=const.) dochodzi się do: uwaga:y 1 =1!! uwaga: y 1 =1!! dT RT LpLp ])a/1(ln[d)k(lnd 2 1 c 11 

11 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE11 Całkujemy od T do T 1 x 2 dla małych x 2 – r-ry silnie rozcieńczone: bo rozwinięcie w szereg: 1 T T 1 c 1 )T/1( R LpLp )aln(   1 11 c 1 TTR )TT(LpLp )a  

12 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE12 w końcu: wzór na podwyższenie temperatury wrzenia roztworu uwaga: Ten wzór stosuje się przy niewysokich wartościach ciśnienia (ok. atmosferycznego). Dla wyższych, metoda graficzna. przy założeniu: 2 1 2 1 1w x LpLp RT TTT 

13 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE13 Odparowanie para Ts 0

14 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE14 Wykres entalpowy Obszary (rozdzielone izobarą wrzenia): ciekły nienasycony i przesycony – izotermy krzywoliniowe w obszarze nienasyconym, prostoliniowe w przesyconym parowy – izotermy prostoliniowe

15 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE15

16 ABSORPCJA, ZATĘŻANIE16 Metody zatężania roztworów procesy wyparne ogrzewanie przeponowe (parą wodną,...) – typowa wyparka ogrzewanie bezprzeponowe (mieszanie z parą wodną) samo-odparowanie