实验四 氨气的吸收与解吸实验
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第1篇一、实验目的1. 探究不同植物对室内氨气污染的净化效果。
2. 评估植物净化氨气的能力,为室内空气净化提供理论依据。
3. 为室内装修后氨气污染的治理提供参考。
二、实验原理氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,对人体有害。
植物通过吸收空气中的氨气,将其转化为植物体内的有机物质,从而降低室内氨气浓度。
本实验通过观察植物叶片颜色变化、测量氨气浓度等手段,评估不同植物对室内氨气的净化效果。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:绿萝、吊兰、芦荟、龟背竹、常春藤等常见观叶植物。
2. 实验仪器:氨气检测仪、电子天平、培养皿、玻璃容器、密封袋等。
四、实验方法1. 准备实验材料:将植物洗净、晾干,剪成适当大小的叶片,分别放入培养皿中。
2. 设置实验组:将培养皿分别放置于不同植物旁边,确保植物与氨气接触。
3. 设置对照组:将培养皿放置在无植物的环境中,作为对照。
4. 测量氨气浓度:在实验开始前和结束后,使用氨气检测仪测量室内氨气浓度。
5. 观察植物叶片颜色变化:定期观察植物叶片颜色变化,记录变化情况。
6. 数据分析:对比实验组和对照组的氨气浓度和植物叶片颜色变化,分析不同植物对室内氨气的净化效果。
五、实验结果与分析1. 实验结果:(1)氨气浓度变化:实验开始前,室内氨气浓度为0.3mg/m³;实验结束后,室内氨气浓度降至0.1mg/m³。
(2)植物叶片颜色变化:绿萝、吊兰、芦荟、龟背竹、常春藤等植物叶片颜色变化明显,由绿色逐渐变为淡绿色。
2. 数据分析:(1)绿萝对室内氨气的净化效果最佳,其次是吊兰、芦荟、龟背竹、常春藤。
(2)植物叶片颜色变化与氨气浓度呈正相关,即氨气浓度越高,植物叶片颜色变化越明显。
六、结论与讨论1. 实验结果表明,绿萝、吊兰、芦荟、龟背竹、常春藤等植物对室内氨气污染具有较好的净化效果。
2. 植物净化氨气的能力与植物种类、叶片面积、生长状况等因素有关。
3. 在室内装修后,可适当摆放植物,降低氨气污染。
吸收与解吸实验实验报告吸收与解吸实验实验报告引言:吸收与解吸是化学实验中常见的操作和现象。
通过这个实验,我们可以了解物质在溶液中的吸收和解吸的过程,以及相关的实验技巧和方法。
本实验报告将详细介绍吸收与解吸实验的步骤、结果和分析。
实验目的:1. 了解物质在溶液中的吸收和解吸过程;2. 掌握吸收和解吸实验的基本操作技巧;3. 分析吸收和解吸实验的结果,探讨影响吸收和解吸的因素。
实验材料和仪器:1. 玻璃试管;2. 氢氧化钠溶液;3. 氯化铵溶液;4. 氢氧化钠固体;5. 氯化铵固体;6. 酚酞指示剂;7. 打火石;8. 酒精灯;9. 钳子;10. 温度计。
实验步骤:1. 准备两个玻璃试管,分别标记为A和B。
2. 在试管A中加入适量的氢氧化钠溶液,试管B中加入适量的氯化铵溶液。
3. 向试管A中加入少量的酚酞指示剂,使溶液呈现红色。
4. 将试管A和B放置在一个装有水的容器中,保持试管A的底部接触水面,试管B则悬空于水中。
5. 用打火石点燃酒精灯,将试管B加热至沸腾状态。
6. 观察试管A中溶液的颜色变化。
实验结果:在进行实验的过程中,我们观察到以下现象:1. 在试管A中,溶液的颜色由红色逐渐变为无色。
2. 在试管B中,溶液开始加热后,溶液的颜色保持不变。
实验分析:根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 氢氧化钠溶液中的酚酞指示剂在加热的过程中逐渐褪色,说明溶液中的氢氧化钠被吸收了。
2. 氯化铵溶液中的酚酞指示剂在加热的过程中保持不变,说明溶液中的氯化铵没有被吸收。
进一步分析:吸收和解吸实验的结果可以归因于溶液中物质的化学性质和溶解度。
氢氧化钠是一种强碱,具有很强的吸收能力,可以与酚酞指示剂发生化学反应,导致溶液颜色的变化。
而氯化铵是一种盐类,其溶解度较高,不容易被吸收。
因此,在加热的过程中,氢氧化钠被吸收,而氯化铵保持不变。
结论:通过吸收与解吸实验,我们了解到物质在溶液中的吸收和解吸过程。
氢氧化钠溶液具有较强的吸收能力,可以吸收酚酞指示剂,导致溶液颜色的变化。
填料吸收塔实验一. 实验设备的特点:1. 使用方便, 安全可靠, 直观;2. 数据稳定,实验准确;3. 本装置体积小,重量轻,移动方便.二.实验装置的基本情况:实验流程示意图见图一,空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节,氨气由氨瓶送出,•经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量,•氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。
其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。
分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。
•在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入1mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。
吸收液的取样可用塔底6取样口进行。
填料层压降用∪形管压差计13测定。
四. 实验方法及步骤:1. 测量干填料层(△P/Z)─u关系曲线:先全开调节阀 2,后启动鼓风机,用阀 2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度,•然后在对数坐标纸上以空塔气速 u为横坐标,以单位高度的压降△P/Z为纵坐标,标绘干填料层(△P/Z)─u关系曲线(见图二).2. 测量某喷淋量下填料层(△P/Z)─u关系曲线:用水喷淋量为40L/h时,用上面相同方法读取填料层压降△P,•转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, •一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。
在对数坐标纸上标出液体喷淋量为40L/h下(△P/z)─u•关系曲线(见图二),确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。
3. 吸收系数的测定⑴选泽适宜的空气流量和水流量(建议水流量为30L/h)•根据空气转子流量计读数为保证混合气体中氨组分为0.02-0.03左右摩尔比,计算出氨气流量计流量读数。
⑵先调节好空气流量和水流量,打开氨气瓶总阀8调节氨流量,使其达到需要值,在空气,氨气和水的流量不变条件下操作一定时间过程基本稳定后,•记录各流量计读数和温度,记录塔底排出液的温度,并分析塔顶尾气及塔底吸收液的浓度。
吸收与解吸实验报告吸收与解吸实验报告实验目的:通过进行吸收与解吸实验,探究不同条件下物质的吸收与解吸过程,以及相关因素对吸收与解吸的影响。
实验原理:吸收与解吸是物质在溶液中的相互转移过程。
在吸收过程中,物质从溶液中被吸附到吸附剂表面;而在解吸过程中,物质从吸附剂表面解吸出来,重新溶解到溶液中。
实验材料与方法:材料:酒精、活性炭、玻璃棒、烧杯、分液漏斗、滤纸、天平、计时器等。
方法:1. 准备活性炭吸附剂:将一定量的活性炭粉末加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀;2. 准备酒精溶液:取一定量的酒精加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌均匀;3. 实验组设置:将活性炭吸附剂放入分液漏斗中,并将酒精溶液倒入分液漏斗中;4. 开始实验:打开分液漏斗的活塞,让酒精溶液缓慢通过活性炭吸附剂,记录下吸收过程所需的时间;5. 解吸实验:将吸附了酒精的活性炭取出,放入另一个烧杯中,加入一定量的水,用玻璃棒搅拌均匀,记录下解吸过程所需的时间;6. 重复实验:重复以上步骤,改变吸附剂的用量、溶液浓度等条件,进行多次实验,以获得更准确的结果。
实验结果与讨论:根据实验数据统计,我们可以发现吸收与解吸的过程受到多种因素的影响。
首先,吸收过程所需的时间与吸附剂的用量有关。
当吸附剂的用量增加时,吸收过程所需的时间相应增加,这是因为吸附剂表面积增大,吸附物质与吸附剂之间的接触面积增加,从而需要更多的时间才能完成吸收过程。
其次,吸收过程所需的时间与溶液浓度有关。
当溶液浓度增加时,吸附剂表面上的物质浓度也增加,吸附速度加快,吸收过程所需的时间相应减少。
这是因为溶液浓度的增加提高了物质向吸附剂表面扩散的速度,加快了吸附过程。
解吸过程所需的时间与解吸剂的性质有关。
在实验中,我们使用水作为解吸剂,发现解吸过程所需的时间较长。
这是因为水与酒精之间的亲和力较小,解吸剂的选择对解吸过程具有重要影响。
若使用亲和力较大的溶剂作为解吸剂,解吸过程所需的时间会相应减少。
此外,实验还发现温度对吸收与解吸过程有一定影响。
实验名称:吸收(解吸)实验一、实验目的1 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程;2 掌握总体积传质系数的测定方法;3 测定填料塔的流体力学性能;4 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响;5 了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法;6 学会化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程示意图及实验流程简述1〕装置流程本实验装置流程如图6-1所示:水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。
由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后,一起进入气体混合稳压罐,然后经转子流量计计量后进入塔底,与水在塔内进行逆流接触,进行质量和热量的交换,由塔顶出来的尾气放空,由于本实验为低浓度气体的吸收,所以热量交换可略,整个实验过程可看成是等温吸收过程。
2〕主要设备(1)吸收塔:高效填料塔,塔径100mm,塔内装有金属丝网板波纹规整填料,填料层总高度2000mm.。
塔顶有液体初始分布器,塔中部有液体再分布器,塔底部有栅板式填料支承装置。
填料塔底部有液封装置,以避免气体泄漏。
(2)填料规格和特性:金属丝网板波纹填料:型号JWB—700Y,填料尺寸为φ100×50mm,比表面积700m2/m3。
(4)气泵:层叠式风机,风量0~90m3/h,风压40kPa;(5)二氧化碳钢瓶;(6)气相色谱仪(型号:SP6801);(7)色谱工作站:浙大NE2000。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项1 实验步骤(1)熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项;(2)打开仪表电源开关及风机电源开关;(3)开启进水总阀,使水的流量达到400L/h左右。
让水进入填料塔润湿填料。
(4)塔底液封控制:仔细调节阀门○2的开度,使塔底液位缓慢地在一段区间内变化,以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。
(5)打开CO2钢瓶总阀,并缓慢调节钢瓶的减压阀(注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反,顺时针为开,逆时针为关),使其压力稳定在0.1Mpa左右;(6)仔细调节空气流量阀至1m3/h,并调节CO2调节转子流量计的流量,使其稳定在100L/h~160 L/h;(7)仔细调节尾气放空阀的开度,直至塔中压力稳定在实验值;(8)待塔操作稳定后,读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力,通过六通阀在线进样,利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成;(9)改变水流量值,重复步骤(6)(7)(8)。
实验题目:氨气吸收实验实验目的:1. 学习填料塔吸收的基本原理,学会操作填料塔。
2. 掌握NH3 在水及空气中的分析方法和操作。
3. 了解NH3 在水中吸收的特点,掌握控制重点。
4. 学会吸收塔物料衡算及吸收系数的计算和相应的数据处理。
实验原理:使混合气体与适当的液体接触,气体的一个或几个组份便溶于该液体内而形成溶液,不能溶解的部分则保留在气相中,于是混合气体的组份得以分离,这种利用各组份在液体中溶解度不同而分离气体的操作称为吸收。
操作中NH3 与空气混合,与水在吸收塔中逆流接触,在填料的表面,液体与气体充分接触,而在液体内与混合气体中的NH3 的浓度为NH3由混合气中向水中扩散提供了动力,NH3 分子有进入水中的趋势,但在相界面处,我们理想的认为存在两个停滞膜及气膜和液膜,而在停滞膜外液体气体充分湍动,浓度均匀,两个膜成为NH3 扩散的阻力源,由于NH3 易溶于水,故液膜阻力很小,则气膜阻力在总阻力中占主要部分,NH3 要克服气膜阻力进入水的内部以达到平衡的目的。
数据处理:1.原始数据记录1)NH3流量:0.4m3/h 空气流量:4.5 m3/h2)水流量:300L/h 空气流量:4.5 m3/h2. 数据处理原料气量594.07593.860.21L V =-=原压力010009.810.176101325103051.56Pa p gh p ρ=+=⨯⨯+=进进气总量3103051.560.21100.00877mol 8.314(23.8273)p V n RT -⨯⨯===⨯+进原进气入10.10.010.114mol/mol 0.00877n y n ⨯===氨气尾气量1368.691368.550.14L V =-=尾压力0()10009.81(0.1760.038)101325102678.78Pa p g h h p ρ=-∆+=⨯⨯-+=出尾气总量3102678.780.14100.00585mol 8.314(22.8273)p V n RT -⨯⨯===⨯+尾尾尾气出520.0020.0001 3.4210mol/mol 0.00585n y n -⨯===⨯氨气 1111*110.10.03690.1476mol/L0.0250.1476180.002657mol/mol10000.90.90.0026570.002391mol/molHCl x x x s s c V c V c M x y x ρ⨯===⨯=====⨯=20x = 所以*20y =**51122*115*22()()(0.1140.002391)(3.42100)0.01379mol/mol0.1140.002391ln ln 3.42100m y y y y y y y y y -------⨯-∆===--⨯--5120.114 3.42108.260.01379OGm y y N y ---⨯===∆ 0.60.0726m 8.26OG OG Z H N === 气体流量103051.56(0.4 4.5)0.0568mol/s 8.314(23.8273)3600n p V V RT ⨯+===⨯+⨯进总气入-2-12-30.0568148.33mol m s m m 0.0052780.0726n y OG V K a H ===⋅⋅⋅⋅Ω⨯其他组数据处理同上,处理结果如下表:氨气吸收数据处理表y 1 x 1y 1*y 2 Δy m N OG H OG V n K y a0.114 0.002657 0.002391 0.0000342 0.013791 8.2639274 0.0726047 0.0568426 148.33379 0.142 0.002146 0.001931 0.0000150.01532 9.2679073 0.0647395 0.0564622 165.241290.151 0.001754 0.001579 0.0000208 0.016825 8.9733963 0.0668643 0.0564055 159.82986 0.172 0.002099 0.001889 0.0000133 0.017987 9.5614648 0.0627519 0.0575567 173.77986 0.173 0.002339 0.002105 0.0000104 0.017604 9.8265772 0.0610589 0.0586686 182.04852 0.241 0.003348 0.003013 0.0000109 0.023819 10.117714 0.0593019 0.0609897 194.85794其中y 1、 x 1、 y 1*、 y 2、Δy m /mol ·mol -1,H OG /m ,K y a / -2-12-3mol m s m m ⋅⋅⋅⋅图1 K y a / -2-12-3mol m s m m ⋅⋅⋅⋅与水流量W /1L h -⋅之间的关系图2 K y a / -2-12-3mol m s m m ⋅⋅⋅⋅与y 1/ mol ·mol -1之间的关系思考题:1. NH 3 与空气混合,与水在吸收塔中逆流接触,在填料的表面,液体与气体充分接触,而在液体内与混合气体中的NH 3 的浓度为NH 3由混合气中向水中扩散提供了动力,又由于氨易溶于水,所以通过吸收塔,大部分氨气被水吸收,因此,出口氨气浓度很小。
项目名称:实验四氨气-水吸收仿真实验实验装置:吸收操作单元仿真系统讲解及演示(约45分钟)[板书]一、实训目的1、了解吸收塔的结构,学会正确操作吸收塔。
2、观察填料塔内气液两相流动情况和液泛现象3、测定在一定条件下,用水吸收空气——氨混合气中氨的吸收系数.[板书]二、实验装置1、化工单元实习仿真软件CSTS2、吸收操作单元仿真系统三、实验原理1、填料塔的流体力学特性填料塔的流体力学特性包括压降规律和液泛规律两个方面,计算吸收塔动力时,需要知道压降的大小;而确定吸收塔的气液则需要了解液规律。
因此测定填料塔的流体力学特性是吸收实验的一项重要内容。
气体通过填料塔时,由于存在局部阻力及摩擦阻力而产生压力降。
无液体喷淋时,气体的压力降仅与气体的流速有关,在双对数坐标纸上压力降与空塔速度的关系为一直线,当塔内有液体喷淋时,气体通过填料塔的压力降不但与气体流速有关而且与液体的喷淋密度有关。
在一定的喷淋密度下随气速增大,出现载点和泛点。
载点、泛点之后,线斜率比干填料时大为增加。
2、吸收系数的测定原理反映吸收设备性能的主要参数是吸收系数,影响吸收系数的因素很多,如气体流速、液体喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物化性质等。
吸收实验是用水吸收空气-氨气混合气体中的氨。
氨气为易溶气体,所以此吸收操作属气膜控制。
随着气速增大,吸收系数增大,但继续增大气速至某一数值,将出现液泛现象,此时塔的正常操作被破坏。
本实验所用的混合气中,氨气浓度很低,吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可认为符合亨利定律,故相应的吸收速率方程式为:(1)或(2)(3)式中::以气相浓度差()为推动力的传质系数,kmol /m2× h;:单位时间在塔内吸收的组分A的量,kmol /h;A:气液两相的有效传质面积,m2;a:单位体积填料层所提供的有效传质面积,m2/m3;DT :塔内径,m;H:填料层高度,m;Δym:塔顶、塔底气相浓度差的对数平均值,摩尔分率;T:体积传质系数,kmol /m3 × h。
收集氨气的方法
首先,最常见的收集氨气的方法是通过向氨气生成装置中通入水,然后将产生的氨气通过水中的吸收剂吸收。
这种方法适用于实验室中小规模的氨气收集。
具体操作步骤如下,首先,准备好氨气生成装置和吸收瓶;其次,在氨气生成装置中加入氨水或氨盐,并加热使其分解产生氨气;然后,将产生的氨气通过导管通入水中,氨气在水中被吸收;最后,收集吸收瓶中的氨水,即可得到收集的氨气样品。
其次,还可以通过向氨气生成装置中通入酸性溶液,利用化学反应产生氨气并收集。
这种方法适用于需要大量氨气的实验。
具体操作步骤如下,首先,准备好氨气生成装置和收集瓶;其次,在氨气生成装置中加入氨水或氨盐,并加热使其分解产生氨气;然后,在收集瓶中准备好酸性溶液,通入氨气生成装置中的氨气,产生化学反应产生氨气;最后,收集瓶中即可得到收集的氨气样品。
另外,还可以利用气体收集瓶直接收集氨气。
这种方法适用于需要纯净氨气的实验。
具体操作步骤如下,首先,准备好氨气生成装置和气体收集瓶;其次,在氨气生成装置中加入氨水或氨盐,并加热使其分解产生氨气;然后,将气体收集瓶置于氨气生成装置的
出口处,直接收集产生的氨气;最后,即可得到收集的氨气样品。
总之,收集氨气的方法有多种,选择合适的方法取决于实验的具体要求和条件。
在进行氨气收集实验时,应严格按照操作规程进行,并做好安全防护措施,确保实验顺利进行并保障实验人员的安全。
希望以上介绍的收集氨气的方法能对您有所帮助。
实验四氨气的吸收与解吸实验一、实验目的1. 了解填料吸收装置的基本流程及设备结构;2. 了解气体流速与压强降的关系;3. 了解气体空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响;4. 掌握吸收总系数K的测定方法;5. 掌握测定填料塔的流体力学性能的方法。
二、实验装置的特点测量流体力学性能是吸收实验的一项重要内容,填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。
计算填料塔需用动力时,必须知道压强降的大小。
而确定吸收塔的气、液负载量时,则必须了解液泛的规律。
实验用空气与水进行,在各种喷淋量下,逐步增大气速,记录必要的数据直至刚出现液泛时止。
必须注意,不要使气速过分超过泛点,避免冲跑和冲破填料。
三、实验装置流程如图图1 XSGX—1 吸收与解吸实验装置流程图四、实验内容与步骤(一)填料塔流体力学特性的测定本项实验操作不要开动氨气系统,仅用水对空气进行操作。
1. 先开动供水系统。
首先打开出水端阀门,再慢慢打开进水阀,开动供水系统中的滤水器。
注意:如果在出水端阀门关闭情况下开进水阀,则滤水器可能超压。
2. 开动空气系统。
开动时要首先全开叶氏风机的旁通阀,然后再启动叶氏风机,风机启动后再通过关小旁通阀的方法调节空气流量。
否则风机一开动,系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计。
3. 慢慢加大气速到接近液泛,使填料全面润湿一次,然后回复到预定气速再进行正式测定。
4. 正式测定时,固定某一喷淋量,测定某一气速下填料的压降,按实验记录表格记录数据。
5. 实验完毕,停机。
先全开旁通阀,待转子转速降下来以后再停机。
否则突然停机,气流突然停止,转子就会猛然摔下,打坏流量计。
(二)传质系数的测定1. 确定好操作条件(氨气流量、空气流量、喷淋量),准备好尾气分析器。
2. 开动水系统和空气系统,一切准备就绪后开动氨气系统。
3. 开动氨气系统。
弄清氨气自动减压阀的构造,开动时首先将自动减压阀的弹簧放松,使自动减压阀处于关闭状态,然后打开氨瓶瓶顶阀,此时自动减压阀的高压压力表应有示值。
接下来先关好氨气转子流量计前的调节阀,再缓缓压紧减压阀的弹簧,使阀门打开,同时注视低压氨气压力表,至压力表的示值达到5×104Pa或8×104Pa时即可停止。
4. 然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量,按照设计的参数进行实验,做好数据记录工作。
5. 实验完毕,随即关闭氨气系统,尽可能节约氨气,关闭氨气系统的步骤和开动步骤相反。
关闭空气系统,先全开旁通阀,待转子转速降下来以后再停机。
(三)尾气浓度的测定尾气分析法要应用在这里是有一定困难的。
所以我们仍沿用灵敏度高而准确的化学法。
我们还改革了一下,可免除滴定操作的麻烦,仪器可以直接读出结果,简单可行,我们曾用已知成份的样品气体进行核对,证实仪器是准确的。
(2)、仪器工作原理请参看图10,预先往吸收管(8)装入稀硫酸作为吸收液,加入指示剂,(两滴甲基红)分析开始,打开考克(5),被测气体通过吸收管后其中的氨被吸收而空气则由湿式气体流量计计量所流过的总体积,当吸收液到达终点时1—尾气管 2—尾气调压阀 3—取样管(管口对正气流方向) 4—定压器 5—玻璃考克 6—快装接头 7—吸收盒 8—吸收管 9—湿式气体流计图2分析仪流程图(由红变黄)立即关闭考克5,因为吸收液是已知量,被吸收的氨量也就固定,所以湿式气体流量计所计量的空气总体积就直接反映出被测气的浓度(见例题2)吸收管装在透明的吸收盒内,每分析一个气样换一个盒子。
如果加入吸收液后液面未到达刻线,应加蒸馏水补足,使吸收液能正常循环,测量时注意控制考克5的开度,太大气流夹带吸收液,太小拖延时间,要求不夹带前提下尽可能大。
(1)、分析方法的选用:成份分析现时最流行是色谱,但在本实验中,被分析的是氨和空气混合气,这两种气体导热系数很接近,而尾气中氨的浓度本来就很低,更加和空气没有什么区别,因此,基于导热系数差异而进行分析的色谱法(3)、仪器刻度的制作尾气通过吸收器,当其中的硫酸被尾气中的氨刚好完全中和时,若所能过的空气体积为V 0空[毫升](标准状态)被吸收的氨的体积为V 0氨[毫升](标准状态),则尾气浓度Y 2为:Y 2=空氨Vo Vo [比分子分数] (6-1)Vo 空——由湿式气体流量计测量,再换算为标准状态,换算公式: V o 空=V T P T P o o'11 (6-2)式中:V '——湿式气体流量计所量得的体积 [毫升] P 1,T 1 空气流经湿式气体流量计时的压强和温度[毫米汞柱]、[K] P o ,T o [760毫米汞柱]、[273K]在我们的具体装置中P 1实际上等于大气压强,因此可取本地区平均大气压P m , 令C p =o m P P 则 V o 空=P o C V T T∙'1(6-3)V o 氨的数值可根据加入吸收管的硫酸溶液体积和浓度求出: V o 氨=22.1V s N s(6-4)式中:V s ————加入吸收管中的硫酸溶液体积 [毫升] N s ————硫酸液的当量浓度注:N ——是当量浓度的单位 1N=1(克当量/升)=1[毫克当量/毫升](6-4)式的推导见附录。
合并(6-4),(6-3),(6-1)式: Y 2=22.1(pss o C V N V T T '1)(6-5)C p 、V s 、T o 均为给定量,∴ T 1温度时:Y 2=VC ' (6-6)C=22.1V s N spC To T 11=Const.例题1: 某次尾气分析:加入吸收管的硫酸液V s =1[毫升]N s =0.04637[N] 到吸收液刚中和时湿式气体流量计示值: V '=1.5[升]气温30[oC]问尾气浓度多少?解:广州地区平均大气压760.4mmHg, Cp ≅1 Y 2=22.1×27310005.1)303(104637.0⨯⨯⨯=0.000758 [比分子分数]例题2:试制作10oC 和30oC 温度下,湿式气体流量计示值与尾气浓度的关系线,加入吸收管的硫酸液同例题1。
体积分别为1、2毫升。
2毫升,10oC 时:Y 2(10)=22.1×⨯=∙⨯-110212.028*******.0230oC 时:Y 2(30)=0.227×10-2V '图11 V ' —湿式气体流量计所示的空气体积[升](4)附录:式(6-4)的推导过程: 式(6-4):V o 氨=22.1V s N s其中22.1是1毫克分子氨在标准状态下的体积。
[毫升/毫克分子]这是因为标准状态下氨的重度=0.7708[克/升]或[毫克/毫升]又:1毫克分子氨的重量是17.03毫克∴1毫克分子氨在标准状态下的体积:17.03(7708.01)=22.1[毫升/毫克分子]硫酸吸收氨时反应方程如下:2NH 3+H 2SO 4=(NH 4)2SO 4(6-7)NH 3的分子量=17H 2SO 4分子量=98H 2SO 4的当量=98/2=49由方程(6-7)知2×17的氨与98硫酸反应完全,即17的氨与49硫酸反应完全,因为1毫克分子氨重17毫克,1毫克当量的硫酸重49毫克,故亦即1毫克分子氨与1毫克当量硫酸反应完全。
也就是说当吸收管中的硫酸到达中和时参与反应的氨的毫克分子数在数值上与所加入的硫酸的毫克当量数相等。
加入吸收管中的硫酸的毫克当量数为:V s N s V s —[毫升]N s —[毫克当量/毫升]所以,V o 氨=22.1V s N s [毫升] 七、实验记录填料塔流体阻力实验记录表实验设备编号: ;实验日期 年 月 日 1. 基本数据实验介质:空气、水;填料种类:拉西坏;填料层高度: m ;塔内径: m 填料规格:12mm × 12mm ×1.3 mm . 2. 操作记录 大气压强传质系数测定记录表实验设备编号:XS 型填料吸收塔; 实验日期: 年 月 日 1.基本数据气体种类:氨、空气混合气;吸收剂:水;填料种类:瓷环(拉西环);填料装填高度m ;自由体积:;填料规格(外径×高×壁厚);比表面积 m2/m3;塔内径 m 。
2.操作记录大气压强 Pa八、思考题预习思考题1.简述本次实验中空气系统的启动流程及实验结束时空气系统的关闭流程。
2.本次实验中,空气系统、水系统、氨气系统的开启顺序如何?3.逆流操作的吸收塔,若其他条件不变,增大液相流量,气液出口浓度如何变化?最小液汽比如何变化?操作线斜率如何变化?4.逆流操作的吸收塔,若其他条件不变,增大气相中溶质的体积分数,气液出口浓度如何变化?最小液汽比如何变化?操作线斜率如何变化?实验报告思考题附录:吸收与解吸计算一、吸收系数的测定1.原理吸收过程可用下列方程表示: G=K y αV p △Y m(3-1)式中K y α——以气相为推动力的体积吸收系数。
[kmol/h ·m 3]显然,要知道具体某个吸收过程的吸收系数,只需设法测量出上式中其他各项即可求出吸收系数。
上式其他各项的意义如下:G ——单位时间吸收的组分量 [kmol/h] V p ——填料体积[m 3] △Ym ——平均传质推动力(1)G ,可以通过测量气相进、出口浓度和隋性气体流量计得:G=V(Y 1—Y 2)(3-2)V ——惰性气体流量,[kmol/s]Y 1、Y 2——进、出塔的气相组成。
(2)△Y m 求取△Y m =2121*)(*)(ln*)(*)(Y Y Y Y Y Y Y Y -----(3-3)式中Y*表示平衡时的气相浓度下标1,2分别表示塔底和塔顶,见图3。
2、数据整理过程示例下面用具体数据举例说明,用表1序号1数据做例子。
(1)求空气流量:(Q o ) 转子流量计示值15.5(米3/时) 转子流量计标定压强760mmHg 转子流量计标定温度:20o C使用状态:流量计前表压:26.4mmHg 大气压:760mmHg 流量计前温度:32oC标准状态下空气流量(Q o )按附录1式(5-6)计算:21211T T P P Po To Q Q o =Q 1=15.5 T o =273P o =760 P 1=760P 2=760+26.4=786.4 T 1=273+20=293 T 2=273+32=305 Q o =14.4(米3/时) (2)求氨气流量转子流量计示值:1.18(米3/时) 转子流量计标定介质:空气标定压强:760mmHg 标定温度:20oC(293k)使用状态:计前表压:18.5mmHg 即绝对压:778.5mmHg 温度:31oC标准状态下氨流量按附录式(5-8)计算 Q 20=Q 112122010T T P P r r Po ToQ 1=1.18 T o =273 P o =760P 1=760P 2=778.5T 1=293T 2=304标定介质在标准状态下重度r 10=1.2928被测介质是含氨98%的气体,标准状态下的重度7810.020=γ(详见附录例题),所以 Q 20=1.45 [标准米3/时]因为氨含量为98%,故纯氨流量为1.45×0.98=1.42 [标准米3/时]表1 吸收实验数据(3)计算Y1 、Y2Y1= Q 20 / Q o =1.42/14.4=0.099 由附录式6-5得: Y2=0.00004 (4)计算VV=V ×1.293/28.96=14.4×1.293/28.96=0.65(kmol/h) 空气分子量:28.96 空气密度:1.293 (5)计算GG=V (Y 1-Y 2)=0.65×(0.099-0.00004)=0.0640[kmol/h] (7)亨利系数当溶液浓度不大于10%时,平衡关系服从亨利定律:y*=mx用摩尔比表示:Y*=Xm mX)1(1-+当浓度很低时:Y*=mX (3-4)式中相平衡常数m=PE P ——混合气体总压[大气压] (绝对)E ——亨利系数 [大气压] (绝对)(见图2)温度:取水温31oCE=1.23m=E/P=1.23(8)求L 和X 1 L=水水Q γ Q 水=115升/时γ水=999公斤/米3 M 水=18图2 NH 3的亨利系数出塔液相浓度X 1,可由物料衡算式计算: L (X 1—X 2)=V (Y 1—Y 2)因进塔为清水,X 2=0,代入前面已计出的其他各项数值: X 1=LG Y Y L V =-)(21 =0.064/6.4=0.01 (9)计算△Ym 以X 1代入式(3-10)得 Y 1*=mX1=1.23×0.01=0.0123 代入式(3—3) △Ym=0.01 填料体积Vp=0.8×0.111×0.111×3.14/4=0.00774立方米 体积吸收系数K y α=G/Vp/△Ym=813(kmol/h/m 3)二、解吸系数的测定 1.原理图3解吸过程解收过程可用下列方程表示: G=K y αV p △Y m(3-5)式中K y α——以气相为推动力的体积解吸系数。