用水吸收混合气体中的少量二氧化碳.若在水中加少量碱,则总传质系数________.A. 变化不大;B. 显著减小;C. 显著增加;D. 不好确定AABBCCDD
A. 变化不大;
B. 显著减小;
C. 显著增加;
D. 不好确定AABBCCDD
题目解答
答案
解析
本题考查的是吸收过程中总传质系数的影响因素,解题思路是通过分析在水中加少量碱后对二氧化碳吸收过程中各分传质系数的影响,进而判断总传质系数的变化情况。
在用水吸收混合气体中的少量二氧化碳的过程中,总传质系数 $K_y$ 与气相传质系数 $k_y$ 和液相传质系数 $k_x$ 有关,其关系可以用下式表示:
$\frac{1}{K_y}=\frac{1}{k_y}+\frac{m}{k_x}$
其中 $m$ 为相平衡常数。
当在水中加少量碱时,碱会与二氧化碳发生化学反应,即 $CO_2 + 2OH^- = CO_3^{2 - }+H_2O$。这一化学反应会使液膜中二氧化碳的浓度迅速降低,从而加快了二氧化碳从气相向液相的传质速率。
从传质系数的角度来看,液相传质系数 $k_x$ 会显著增大。因为在上述总传质系数的表达式中,$\frac{m}{k_x}$ 这一项会随着 $k_x$ 的增大而显著减小。
而气相传质系数 $k_y$ 主要取决于气相的流动状态等因素,在本题中加碱这一操作对气相的流动状态等影响不大,所以 $k_y$ 基本不变,即 $\frac{1}{k_y}$ 也基本不变。
由于 $\frac{1}{K_y}=\frac{1}{k_y}+\frac{m}{k_x}$,$\frac{1}{k_y}$ 基本不变,$\frac{m}{k_x}$ 显著减小,那么 $\frac{1}{K_y}$ 会显著减小。
根据总传质系数 $K_y$ 与 $\frac{1}{K_y}$ 的关系,$K_y=\frac{1}{\frac{1}{k_y}+\frac{m}{k_x}}$,$\frac{1}{K_y}$ 显著减小,所以 $K_y$ 会显著增加。