在操作条件25℃、压力101.3kPa下,用CO2含量为0.0001(摩尔分数)的水溶液与含CO210%(体积分数)的CO2-空气混合气在一容器充分接触,试:(1)判断CO2的传质方向, 且用气相摩尔分数表示过程的推动力;(2))若压力增加到506.5kPa,CO2的传质方向如何,并用液相分数表示过程的推动力。

步骤 1：计算25℃、101.3kPa下CO2-水系统的相平衡常数
查得25℃、101.3kPa下CO2-水系统的E=166MPa，计算相平衡常数$n=\dfrac {E}{p}=\dfrac {166}{0.1013}=1639$。
步骤 2：计算液相中CO2的摩尔分数
根据相平衡常数和气相中CO2的摩尔分数，计算液相中CO2的摩尔分数$=mx=1639\times 0.0001=0.164$。
步骤 3：判断CO2的传质方向
比较液相中CO2的摩尔分数和气相中CO2的摩尔分数，判断CO2的传质方向。$y=0.10$，$y\lt {y}^{2}$，所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。
步骤 4：计算解吸过程的推动力
解吸过程的推动力为$y=y-y=0.164-0.10=0.064$。
步骤 5：计算压力增加到506.5kPa时的相平衡常数
压力增加到506.5kPa时，计算相平衡常数$n'=\dfrac {E}{p'}=\dfrac {166}{0.5065}=327.7$。
步骤 6：计算液相中CO2的摩尔分数
根据相平衡常数和气相中CO2的摩尔分数，计算液相中CO2的摩尔分数$=\dfrac {y}{m'}=\dfrac {0.10}{327.7}=3.05\times {10}^{-4}$。
步骤 7：判断CO2的传质方向
比较液相中CO2的摩尔分数和气相中CO2的摩尔分数，判断CO2的传质方向。$x=1\times {10}^{-4}$，${x}^{*}\gt x$，所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。
步骤 8：计算吸收过程的推动力
吸收过程的推动力为$x={x}^{4}-x=3.05\times {10}^{-4}-1\times {10}^{-4}=2.05\times {10}^{-4}$。