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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。
第九章吸收一、填空1.吸收操作的目的是_______________________,依据是_______________________。
2.脱吸操作是指___,常用的脱吸方法是__________等,脱吸操作又称为_________的再生。
3.亨利定律是_______溶液的性质,而拉乌尔定律是__________溶液的性质,在__________的条件下,二者是一致的。
4.双膜理论的要点是（1）（2）（3）。
5.公式1/K g=1/k g+1/Hk l成立的前提条件是___________________________.若用水吸收某混合气体中的溶质NH3,则传质阻力主要集中在____膜,其传质过程属于__________控制。
6.在填料塔的设计中,有效填料层高度等于_______________和________________乘积,若传质系数较大,则传质单元高度________,说明设备性能_____.,传质单元数仅与________和分离要求有关,反映吸收过程的___________。
7.用纯溶剂吸收某溶质气体,要求回收率大90%,若要将其提高到95%,最小液气比应变为原来的_____。
若采用增大压强的措施,压强应提高到原来的_________。
8.最小液气比(L/V)min只对型，有意义，实际操作时，若(L/V)﹤(L/V)min ，产生的结果是。
9.已知分子扩散时，通过某一考察面PQ 有三股物流：N A，J A，N。
等分子相互扩散时： J A N A N 0A组分单向扩散时： N N A J A 0 （填﹤，﹦，﹥）10.气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响。
11.当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数，在液相中的分子扩散系数。
12.A，B两组分等摩尔扩散代表的单元操作是，A在B中单向扩散的代表单元操作是。
13.相平衡常数m=1，气膜吸收系数 k y=1×10-4Kmol/(m2.s)，液膜吸收系数 k x 的值为k y 的100倍，这一吸收过程为控制，该气体为溶气体，气相总吸收系数K Y= Kmol/(m2.s)。
14.对于极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y I 接近于，而液相一侧的界面浓度x I 接近于。
15.含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度C= 0.02 Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下接触，操作条件下两相的平衡关系为 p*=1.62 C (大气压)，则 SO2将从相向转移，以气相组成表示的传质总推动力为大气压，以液相组成表示的传质总推动力为 Kmol/m3 。
16、实验室中用水吸收 CO2基本属于控制，其气膜中浓度梯度液膜浓度梯度，气膜阻力液膜阻力。
17、压力，温度，将有利于解吸的进行。
工程上常用水–空气系统进行氧解吸，这种系统属于系统，传质阻力主要在一侧。
18、采用化学吸收可使原来的物理吸收系统的液膜阻力，气膜阻力。
19、填料的传质单元高度的数值主要与，和有关。
20、在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力，设备费用。
21、某逆流吸收塔用纯溶剂吸收混合气体中易溶气体组分，填料高度无穷大，入塔时Y1=8%（体积），相平衡方程 Y=2X 。
问液气比 L/V=2.5时，吸收率Φ= ，L/V=1.5时，Φ= 。
22、在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其它条件不变而入塔液体量增加，则塔的液相传质单元数 N L 将，而气相总传质单元数N OG将，其气体出口浓度y2将。
23、某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中的A组分，若 L增加，其余操作条件不变，则出塔气体 y a，出塔液体的浓度x1，回收率。
24、低浓度难溶气体在填料塔中被逆流吸收时，若入塔气体量增加而其它条件不变，则气相总传质单元高度H OG，气相总传质单元数N OG，液相总传质单元数N OL，出口气体组成y2，出口液体组成x1。
25、在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其它操作条件不变，而液量与气量成比例的增加，则回收率。
26、拟设计一座用清水吸收NH3的吸收塔，已规定出塔气体中的NH3浓度不得大于给定值。
若进塔气中NH3含量增大，则最小液气比将。
27、用逆流操作规程的吸收塔处理低浓度易溶溶质的气体混合物，如其它条件不变，而入口气体的浓度增加，则此塔的液相总传质单元N O ，气相总传质单元数N OG，出口气体组成y2 ,出口液体组成x1 。
28、在逆流操作的吸收塔中，若吸收剂进塔浓度 x2降低，其它操作条件不变，则出塔气体组成y2，出塔液体组成x1，回收率。
29、低浓度逆流解吸塔操作时，若入塔液相浓度 x1增加，而其它条件不变，则液相总传质单元数N OL，出塔液相浓度x2，出塔解吸气浓度y1。
30、吸收塔逆流操作时，若解吸因数 (mV)/L 增加，而气液进口组成及温度，压力不变，则溶质回收率，出塔液体浓度 x1。
31、某逆流操作吸收塔的平衡线如图所示，若其它操作条件不变而系统的温度增加（无化学反应），则传质单元高度 H OG，气体出口浓度 y2，液体出口浓度 x1。
32、在传质理论中有代表性的三个模型分别为、、。
33、以下各小题y-x图中所示为原工况下的平衡线和操作线，试画出按下列条件改变操作条件后新的平衡线和操作线。
（1）解吸温度升高（2）溶剂循环（气膜控制）（3）吸收，解吸联合操作中增加解吸气的用量34、气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是，而表示传质任务难易程度的一个量是。
35、如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生、及等不正常现象，使塔无法工作。
36 板式塔的类型有、、（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈接触，在板上汽液两相呈接触。
37分子扩散中菲克定律的表达式为⎽⎽⎽⎽⎽，气相中的分子扩散系数D随温度升高而⎽⎽⎽⎽⎽，随压力增加而⎽⎽⎽⎽⎽。
38、易溶气体溶液上方的分压，难溶气体溶液上方的分压，只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。
39、解吸时溶质由向传递；溶解度很大的气体，属于控制。
40、某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya=2×10-4kmol/m3.s, k xa =0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为；该气体为溶气体。
二、选择题1、根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数。
A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数2、单向扩散中飘流因子。
A >1B <1C =1D 不一定3、在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为⎽⎽⎽⎽。
平衡关系y=0.5x。
A 0.02B 0.01C 0.015D 0.0054、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则⎽⎽。
A t1<t2B t3>t2C t1>t2D t3<t15、逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在⎽⎽⎽⎽达到平衡。
A 塔顶B 塔底C 塔中部D 不确定6、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将⎽⎽⎽⎽⎽，N OG将⎽⎽⎽⎽⎽。
A 增大B 减小C 不变D 不能判断7 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力，传质单元数，传质单元高度，所需填料层高度。
A 增大B 减小C 不变D 不能判断8、料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数N OG 将 .A增加 B 减少 C不变 D不确定9、组分A通过一定厚度的气膜扩散到固体催化剂表面时，立即发生化学反应 A（液）=2B （气），生成的 B离开表面向气相扩散。
记 J A，J B分别为组分A，B的扩散通量，N A，N B 分别为组分A， B的传质通量，则在稳定扩散条件下(1) A |N A|=0.5|N B| B |N A|=2|N B|C |N A|=|N B|D N A,N B的关系不能确定(2)A |J A|=0.5|J B| B |J A|=2|J B| C |J A|=|J B| D J A,J B的关系不能确定10、对吸收因数 A=0.5的系统进行逆流吸收，当塔高无穷大时，。
A 塔顶达到气液平衡B 塔底达到气液平衡C 塔顶，塔底同时达到气液平衡D 塔中没有一处达到气液平衡11、某逆流吸收塔在操作时因某种原因使吸收剂入塔量减少，以致操作时的液气比小于原定的最小液气比，则发生下列情况。
A、液体出塔浓度增加，回收率不变B、液体出塔浓度不变，气体出塔浓度增加C、液体出塔浓度和气体出塔浓度均增加。
D、在塔的下部将发生解吸现象12、逆流解吸塔操作中，如气量与液量同比例减小，而气，液进口浓度不变，则液体出口组成，塔内平均推动力将：A 一起下降B 一起增加C 前者下降后者增加D 前者增加后者下降13、如图所示，吸收解吸联合操作，若吸收塔的气体处理量增大，则（1）吸收塔的出塔气体浓度A 增大B 不变 y2 x2 x1C 减小D 其变化趋势不定（2）解吸塔的出塔气体浓度A 增大B 不变C 减小D 其变化趋势不定11214、在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为_____。
A. ；B. ；C. X i－X ；D. X－X i。
15、推动力（c－c*）与吸收系数_____相对应。
A. k L；B. k y；C. k G；D. K L。
16、对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度增大时，亨利系数将_____，相平衡常数将_____，溶解度系数将_____。
A. 增大；B. 不变；C. 减小；D. 不确定。
17、低浓度气膜控制系统，在逆流操作中，若其它操作条件不变，而入口液体组成x2增加时，则NOG ，HOG ，y2 ，x1 。
A 增加，B 下降，C 不变，D 不一定18、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x a增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将_____。
A. 不变；B. 不确定；C. 减小；D. 增大。
19、在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气，当水泵发生故障使水量减少，则HOG ，NOG ，h ，x1 ，y2 。
A 增加，B 减少，C 不变，D 不一定20、吸收操作线位置随而变化。
