【毎日一題】化学工学原理105：二重膜理論（7月10日）
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接触している気体と液体の2つの流体の間には、安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層があって、吸収質は分子拡散によってこの膜層を通過する；相界面において、気相と液相は相平衡に達する； 膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流のため、吸収質の濃度は均一であり、すなわち二相の中心領域における濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中している。
ガス吸収とは、気相中の吸収質が相間移動によって液相へ移る過程である。気体と液体が接触すると、流体の本体が乱流状態であっても、気液の両側にはそれぞれ安定した気体の滞留層（気膜）と液体の滞留層（液膜）が存在する。吸収過程では、吸収質の分子が気相の本体から気膜面へ移動し、その後分子拡散によって気膜を通過して気液両相の界面に到達する。そこで吸収質は液相に溶解し、さらに液相界面から分子拡散によって液膜を通過して液相の本体に入る。 気体吸収伝質過程における二重膜理論の基本論点は以下の通りである：1、互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における伝質抵抗はすべてこれら二つの停滞膜内に集中し、吸収質は分子拡散によってこの二つの膜層を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成は平衡関係にあり、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある。 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の主体部では、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。各相における溶質の物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
接触している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する；界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面における両相の組成は平衡関係にあり、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある。2つの静止膜以外の気相および液相の主体部では、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。各相における溶質の物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
1、互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成間には平衡関係が存在し、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある； 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の本体においては、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。溶質の各相における物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
1、互いに接触している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する。 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成は平衡関係にあり、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある。 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の主体部では、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。各相における溶質の物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
二重膜理論の主張とは？ ガス吸収とは、気相中の吸収質が相間移動によって液相へ移る過程である。気体と液体が接触すると、流体の本体が乱流状態であっても、気液の両側にはそれぞれ安定した気体の滞留層（気膜）と液体の滞留層（液膜）が存在する。吸収過程では、吸収質の分子が気相の本体から気膜面へ移動し、その後分子拡散によって気膜を通過して気液両相の界面に到達する。そこで吸収質は液相に溶解し、さらに液相界面から分子拡散によって液膜を通過して液相の本体に入る。
互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動の抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成間には平衡関係が存在し、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある； 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の本体においては、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。溶質の各相における物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
二重膜理論（two-film theory）は、古典的な物質移動機構の理論であり、1923年にウィットマン（W.G. Whitman）とルイス（L.K. Lewis）によって提唱されました。界面物質移動動力学の理論として、この理論は液体吸収剤が気体の吸収質を吸収する過程をよく説明しています。
互いに接している気体と液体の2つの流体には安定した相界面が存在し、界面の両側にはそれぞれ非常に薄い有効な層流層がある。吸収質は分子拡散の方向にこの薄膜層を通過し、相界面で気液両相が相平衡に達する。膜層外側の中心領域では流体の十分な乱流により、吸収質の濃度は均一となり、したがって両相の中心領域の濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中する。
二重膜理論の主張とは？ ガス吸収とは、気相中の吸収質が相間移動によって液相へ移る過程である。気体と液体が接触すると、流体の本体が乱流であっても、気液界面の両側にはそれぞれ安定した気体の停滞層（気膜）と液体の停滞層（液膜）が存在する。吸収過程では、吸収質分子が気相本体から気膜面へ移動し、その後分子拡散によって気膜を通過して気液界面に到達する。そこで吸収質は液相に溶解し、さらに液相界面から分子拡散によって液膜を通過して液相本体に入る。 気体吸収における物質移動過程に関して、二重膜理論の基本的な考え方は以下の通りである：二重膜理論の模式図 二重膜理論の模式図 1. 接触している気相と液相の間には安定した界面が存在し、その界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。界面の両側で生じる物質移動の抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する。2. 界面では、気相と液相は瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。したがって、界面における溶質の組成は平衡状態にあり、必要な物質移動の駆動力はゼロとなるか、あるいは気相と液相が平衡状態に達している。 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の主体部では、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。各相における溶質の物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。 二重膜理論によれば、気相と液相の界面付近の濃度分布は右図のようになる。
接触している気体と液体の2つの流体の間には、安定した相界面が存在し、その界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層がある。溶質は分子拡散によってこの膜層を通過する；相界面において、気相と液相は相平衡に達する；膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流のため吸収質の濃度は均一であり、すなわち二相の中心領域における濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中している。
互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動の抵抗はすべてこれら2つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの2層の膜を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成間には平衡関係が存在し、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある； 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の本体においては、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。溶質の各相における物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
答：互いに接している気体と液体の2つの流体の間には、安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層がある。吸収質は分子拡散によってこの膜層を通過する；相界面において、気相と液相は相平衡に達する；膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流により吸収質の濃度は均一であり、すなわち二相の中心領域における濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中している。
ガス吸収とは、気相中の吸収質が相間移動によって液相へ移る過程である。気体と液体が接触すると、流体の本体が乱流状態であっても、気液の両側にはそれぞれ安定した気体の滞留層（気膜）と液体の滞留層（液膜）が存在する。吸収過程では、吸収質の分子が気相の本体から気膜面へ移動し、その後分子拡散によって気膜を通過して気液両相の界面に到達する。そこで吸収質は液相に溶解し、さらに液相界面から分子拡散によって液膜を通過して液相の本体に入る。
答：二重膜理論の基本論点：1、互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動抵抗はすべてこれら二つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの二つの膜層を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成間には平衡関係が存在し、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある； 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の本体においては、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。溶質の各相における物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
接触している気体と液体の2つの流体の間には、安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層があって、吸収質は分子拡散によってこの膜層を通過する；相界面において、気相と液相が相平衡に達する；膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流により、吸収質の濃度は均一である
答：互いに接している気体と液体の2つの流体の間には、安定した相界面が存在し、その界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層がある。溶質は分子拡散によってこの膜層を通過する；相界面では、気相と液相が相平衡に達する； 膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流のため、吸収質の濃度は均一であり、すなわち二相の中心領域における濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中している。
二重膜理論の基本論点：1、互いに接している気相と液相の流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い停滞膜がある。相界面の両側における物質移動抵抗はすべてこれら二つの停滞膜内に集中し、吸収される物質は分子拡散によってこの二つの膜層を通過して気相から液相へと移動する； 2、界面においては、気相と液相が瞬時に平衡状態に達し、界面には物質移動の抵抗がない。界面での両相の組成間には平衡関係が存在し、つまり必要な物質移動の駆動力はゼロであるか、気相と液相が平衡状態にある； 3、2つの停滞膜以外の気相および液相の本体においては、流体が十分に乱流しているため濃度勾配は存在せず、物質組成は均一である。溶質の各相における物質移動抵抗は、仮想の停滞膜内に集中する。
二重膜理論の主張とは？ （1）互いに接している気体と液体の2つの流体間には安定した相界面が存在し、界面の両側には非常に薄い有効な層流膜層があり、吸収質は分子拡散によってこの膜層を通過する； （2）相界面において、気相と液相は相平衡に達する；膜層の外側にある中心領域では、流体の十分な乱流により吸収質の濃度は均一であり、すなわち二相の中心領域における濃度勾配は0となり、全ての濃度変化は2つの有効な層流膜層内に集中している。
化学工学における吸収操作では、吸収の抵抗が気膜によって決まるのか、液膜によって決まるのかが関わってくる。