食品工程原理 吸收与蒸馏（中国农业大学食品学院）

第7章 吸收与蒸馏

7.1 传质学基础

物质由一处向另一处转移的过程称为传质。 7.1.1 扩散现象与分子扩散速率计算 分子扩散：在同一相内有浓度差异时，因分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。 7.1.1.1 分子扩散与Fick定律 扩散通量J：单位时间内通过单位面积传递

2

的物质的量，kmol/(m.s)。 费克定律：

当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处的扩散通量与该位臵上的浓度梯度成正比，即：

JA??DABdCdzA

式中：DAB-A组分在A和B的混合物中的扩散

2

系数，m/s。

同样，对B组分有 JB??DBAdCBdz

式中：DBA-B组分在A和B的混合物中的扩散

系数。

当扩散发生在理想气体或理想溶液中时， 有DAB=DBA=D，故以后用D表示双组分物系的扩散系数。

7.1.1.2 稳定分子扩散速率

传递速率NA：单位时间内通过单位面积的A

2

物质的量，kmol/(m.s)。 (1)等摩尔逆向扩散

如图所示，两容器内有浓度不同的A，B两种气体的混合物，其中PA1＞PA2，PB1＜PB2，P，T相同。

由费克定律，得： NA?JA??DdCAdz

稳定条件下，NA=JA=常数，对上式积分，有

zCA2NA?dz??D0?dC

ACA1或 NA?D(CA1?CA2)z

对于理想气体，有 CA?nAV?PART

代入上式，可得：

NA?D(PA1?PA2)RTz

式中R为通用气体常数，R=8.314J/(mol.K)。

2

注意：由于NA（JA）的单位用kmol/(m.s)，为与之相对应，气体的压强需用kPa。 (2)单向扩散

如图所示，在密闭容器中放上一定的碱液，上方为含CO2（A）的空气(B)，气体压强一定（盖子可上下自由滑动），则在汽液相界面上A组分会不断向液相中扩散、溶解。

传递的基本情况：

由于A组分不断通过气、液相界面进入液相，则在周围不断地留下相应的空缺，这样就有其它的A，B分子来充填，从而形成“整体流动”。

若以NM表示总体流动通量，则有： NM=NA+NB 及 NA?JA?NMCAC (a)

但B组分(空气) 并不溶入碱液,即

NB=0

? NM=NA

代入(a)式,得:

NA?JA?NACAC