Absorbsiya jarayonining fizik asoslari
Gaz faza suyuqlik bilan o’zaro ta’siri natijasida ikkita faza (Ф=2) va uchta komponent, ya’ni tarqaluvchi modda va ikkita modda tashuvchi (K=3) lardan iborat sistema hosil bo’ladi.
Fazalar qoidasiga binoan, bunday sistema 3 ta erkinlik darajasiga ega:
Sistemadagi fazaviy muvozanatni belgilovchi asosiy uchta parametrlar quyidagilardir: bosim, temperatura va konsentratsiya. Demak, “gaz–suyuqlik” sistemada ikkala fazaning bosimi p, temperaturasi t va konsentratsiyasi x o’zgarishi mumkin. Absorbsiya jarayoni o’zgarmas bosim va temperaturada borayotgan bo’lsa, bir fazada tarqalayotgan moddaning har bir konsentratsiyasiga ikkinchi fazadagi aniq konsentratsiya to’g’ri keladi.
O’zgarmas temperatura (t =const) va umumiy bosimli sharoitda muvozanat konsentratsiyalari orasidagi bog’liqlik Genri qonuni bilan ifodalanadi. Bu qonunga binoan, biror temperaturada eritmadagi eritma ustidagi gaz parsial bosimi, uning mol ulushiga to’g’ri proporsionaldir:
(9.1)
bu yerda: p muvozanat holatidagi eritmada x konsentratsiyali yutilayotgan gazning parsial bosimi; E – Genri konstantasi.
Genri konstantasi absorbtiv va absorbentlarning xossalariga, hamda temperaturaga bog’liq bo’ladi:
(9.2)
bu yerda q – gazning erish issiqligi, kJ/kmol; R – 8,325 kJ/(kmol·K) – universal gaz doimiysi; T – absolyut temperatura, K; C – yutayotgan suyuqlik va gazlarning tabiatiga bog’liq bo’lgan o’zgarmas kattalik.
(2) tenglamadan ko’rinib turibdiki, temperatura ortishi bilan gazning suyuqlikda erishi kamayadi.
Dalton qonuniga binoan, gaz aralashmasidagi komponentning parsial bosimi, ushbu komponent mol ulushining umumiy bosimga ko’paytirilganiga tengdir, ya’ni:
va (9.3)
bu yerda: P – gaz aralashmasining umumiy bosimi; y – tarqalayotgan moddaning aralashmadagi konsentratsiyasi; mol ulushi.
(1) va (3) tenglamalarni taqqoslab, quyidagi ifodaga kelamiz:
yoki fazaviy muvozanat konstantasi E/P ni m orqali belgilab, quyidagi ifodani olamiz:
(9.4)
(4) tenglama, gaz aralashmasi va suyuqlikda tarqalayotgan moddalarning muvozanat konsentratsiyalari orasidagi bog’liqlik to’g’ri chiziq bilan ifodalanishini ko’rsatadi. Ushbu chiziq koordinata boshidan o’tadi va uning qiyalik burchagi tangensi m ga teng. Qiyalik burchak tangensi temperatura va bosimga bog’liq. 9.1-rasmdan ko’rinib turibdiki, bosim oshishi va temperatura kamayishi bilan gazning suyuqlikda eruvchanligi ortadi (m esa kamayadi).
Suyuqlik bilan gazlar aralashmasi muvozanat holatida bo’lganida, aralashma gaz komponentining har biri Genri qonuniga bo’ysunadi.
Absorbsiya jarayoni nisbiy mol konsentratsiyalarda ham hisoblanishi mumkin. Bunda, gaz fazasining suyuqlikdagi kichik konsentratsiyalari x da Genri qonuni ushbu ko’rinishda yoziladi:
Shuni alhohida ta’kidlash kerakki, o’ta suyultirilgan eritmalar, hamda suyuqlikning o’zaro muvozanat holati Genri qonuniga bo’ysunmaydi, chunki fazalarning muvozanat konsentratsiyalari orasidagi bog’liqlik egri chiziq bilan ifodalanadi.
|
