第九章吸收解析

第九章 双光子吸收9.1 双频双光子吸收在一般情况下，可假定两个入射光波的频率不同，为1ω和4ω。

这时双光子荧光的频率为410ωωω+= （9-1）考虑线性吸收可略情况（为什么？）。

因为双光子吸收很弱，约10-7的光能被吸收，而且荧光也较弱，所以只须考虑两个入射的光波。

这时，耦合波方程为)||2||(83421)3(41424)3(44444E E E E cn i dz dE χχω+= （9-2） )||2||(83124)3(14121)3(11111E E E E cn i dz dE χχω+= （9-3） 1.06μm若丹明6G KDP 晶体双光子荧光 倍频0.53μm或421)3(4144424)3(44444||43||83E E cn i E E cn i dz dE χωχω+= （9-4） 124)3(1411121)3(11111||43||83E E cn i E E cn i dz dE χωχω+= （9-5）用*4E 乘（9-4）两边，用*1E 乘（9-5）两边，得2421)3(414444)3(44444*4||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω+=（9-6）2124)3(141141)3(11111*1||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω+= （9-7）两边取共轭，得（根据上图及（9-1）式，1ω，4ω，11ωω+，44ωω+皆 远离介质的共振频率，)3(44χ和)3(11χ皆为实数）2421*)3(414444)3(4444*44||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω--=（9-8）2124*)3(141141)3(1111*11||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω--= （9-9）（9-6）+（9-8），（9-7）+（9-9）得2421")3(414424||||23||E E cn dz E d χω-= （9-10） 2124")3(141121||||23||E E cn dz E d χω-= （9-11）")3(41χ是)3(41χ的虚部，")3(14χ是)3(14χ的虚部。

第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。

溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。

二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。

第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。

达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。

大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。

从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。

式(9-1)称为亨利(Henry)定律。

亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。

当物系一定时，亨利系数随温度而变化。

一般说来，值随温度升高而增大，这说明气体的溶解度随温度升高而减小，易溶气体值小，难溶气体的值大。

2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。

第九章吸收本章学习要求1.掌握的内容相组成的表示方法及换算；气体在液体中的溶解度，亨利定律各种表达式及相互间的关系；相平衡的应用；分子扩散、菲克定律及其在等分子反向扩散和单向扩散的应用；对流传质概念；双膜理论要点；吸收塔的物料衡算、操作线方程及图示方法；最小液气比概念及吸收剂用量的确定；填料层高度的计算，传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义、传质单元数的计算。

2.熟悉的内容各种形式的传质速率方程、传质系数和传质推动力的对应关系；各种传质系数间的关系；气膜控制与液膜控制；吸收剂的选择。

3.了解的内容分子扩散系数及影响因素。

第1节概述9.1.1．气体吸收过程和工业应用1．吸收吸收~利用混合气体中各组份在同一种液体（溶剂）中溶解度差异而实现组分分离的过程称为气体吸收。

2．吸收操作在化工生产中的应用(1)分离混合气体以获得一定的组分。

(2)除去有害组分以净化气体。

(3)制备某种气体的溶液。

(4)保护环境。

3．吸收与脱吸作为一种完整的分离方法，吸收过程应包括“吸收”和“脱吸”两个步骤。

“吸收”仅起到把溶质从混合气体中分出的作用，在塔底得到的是由溶剂和溶质组成的混合液，此液相混合物还需进行“脱吸”才能得到纯溶质并回收溶剂。

9.1.2 吸收过程的分类吸收过程可按多种方法分类1．按过程有无化学反应分类(1) 物理吸收～在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生明显的化学反应，可看做是气体中可溶组分单纯溶解于液相的物理过程，称为物理吸收。

用水吸收二氧化碳、用洗油吸收芳烃等过程都属于物理吸收。

(2) 化学吸收～如果溶质与溶剂发生显著的化学反应，则称为化学吸收。

用硫酸吸收氨、用碱液吸收二氧化碳等过程均为化学吸收。

2．按被吸收的组分数目分类(1) 单组分吸收～混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶解于溶剂中，称为单组分吸收。

例如合成氨原料气中含有N2、H2、CO、CO2等组分，而只有CO2一个组分在高压水中有较为明显的溶解度，这种吸收过程属于单组分吸收过程。