【Задание на день】Основы химической технологии 105: теория двух мембран (10 июля)

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои эффективного ламинарного потока. Распространение растворяемого вещества происходит через эти слои посредством молекулярной диффузии； На границе фаз газовая и жидкая фазы достигают фазового равновесия ； В центральной области, расположенной за слоями мембраны, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости концентрация растворяемого вещества остается одинаковой. Другими словами, градиент концентрации в центральной области равен нулю; вся изменчивость концентрации происходит внутри двух слоев ламинарного потока.

Поглощение газа — это процесс перехода поглощаемого вещества из газофазы в жидкостную фазу посредством межфазной передачи. Когда газ вступает в контакт с жидкостью, даже если в самом потоке царит турбулентность, по обе стороны от газо-жидкостной границы существуют стабильные слои застоя газа (газовая пленка) и жидкости (жидкостная пленка). Процесс поглощения заключается в том, что молекулы поглощаемого вещества перемещаются из газовой фазы к поверхности газовой пленки, затем через эту пленку распространяются к газо-жидкостной границе. На этой границе молекулы поглощаемого вещества растворяются в жидкой фазе, а затем снова через жидкостную пленку распространяются внутрь жидкой фазы. Что касается процесса поглощения газов в жидкость, то основные положения теории двухслойной мембраны заключаются в следующем: 1) между соприкасающимися газовой и жидкостной фазами существует стабильная граница раздела; по обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои, которые препятствуют прохождению вещества. Весь сопротивление процессу переноса вещества локализуется в этих слоях. Вещество поглощается за счет молекулярного диффузия через эти слои из газовой фазы в жидкостную ； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенного вещества в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия. 3. В основной фазе газа и жидкости, находящейся за двумя мембранами-стагнаторами, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации, поэтому состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенного вещества в каждой фазе сосредотачивается в виртуальной мембране застоя.

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои покоящейся среды. Вся сопротивление передачи вещества по обе стороны от границы раздела фаз сосредотачивается в этих двух слоях. Вещество проникает из газовой фазы в жидкую через эти слои путем молекулярной диффузии； На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия. В основной фазе газа и жидкости, находящейся за двумя мембранами-стопорами, из-за сильной турбулентности потока отсутствует градиент концентрации, и состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенного вещества в каждой фазе сосредотачивается в виртуальной мембране застоя.

1. Между соприкасающимися газо- и жидкостной фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои стазии. Весь сопротивление передачи вещества по обе стороны от границы раздела сосредотачивается в этих слоях стазии. Вещество поглощается за счет молекулярной диффузии через эти слои из газовой фазы в жидкостную； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия ； 3. В основной части среды, находящейся между двумя плотными слоями, в газовой и жидкой фазах, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации; состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенных веществ в каждой из фаз сосредоточено внутри виртуальных плотных слоев.

1. Между соприкасающимися газо- и жидкостной фазами существует стабильная граница раздела фаз; по обе стороны от этой границы находятся очень тонкие пленки застоя. Вся сопротивление передачи вещества по обе стороны от границы раздела сосредотачивается в этих двух пленках застоя. Вещество, подлежащее поглощению, проникает из газовой фазы в жидкостную посредством молекулярной диффузии через эти два слоя пленок. 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенного вещества в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия. 3. В основной фазе газа и жидкости, находящейся за двумя мембранами-стагнаторами, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации, поэтому состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенного вещества в каждой фазе сосредотачивается в виртуальной мембране застоя.

Каковы аргументы в пользу теории двойных мембран? Поглощение газа — это процесс перехода поглощаемого вещества из газофазы в жидкостную фазу посредством межфазной передачи. Когда газ вступает в контакт с жидкостью, даже если в самом потоке царит турбулентность, по обе стороны от газо-жидкостной границы существуют стабильные слои застоя газа (газовая пленка) и жидкости (жидкостная пленка). Процесс поглощения заключается в том, что молекулы поглощаемого вещества перемещаются из газовой фазы к поверхности газовой пленки, затем через эту пленку распространяются к газо-жидкостной границе. На этой границе молекулы поглощаемого вещества растворяются в жидкой фазе, а затем снова через жидкостную пленку распространяются внутрь жидкой фазы.

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои стагнирующей жидкости. Весь сопротивление процессу переноса вещества локализуется в этих двух слоях. Вещество проникает из газовой фазы в жидкую посредством молекулярной диффузии через эти слои； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия ； 3. В основной части среды, находящейся между двумя плотными слоями, в газовой и жидкой фазах, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации; состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенных веществ в каждой из фаз сосредоточено внутри виртуальных плотных слоев.

Теория двух пленок (two-film theory) — это классическая теория механизма переноса веществ, предложенная в 1923 году У.Г. Уитманом и Л.К. Льюисом. Являясь теорией динамики переноса веществ на границе раздела фаз, она хорошо объясняет процесс поглощения газового вещества жидким абсорбентом.

У двух флюидов — газа и жидкости, находящихся в контакте друг с другом, существует стабильная граница фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои эффективного ламинарного потока. Растворяемое вещество распространяется через этот слой мембраны в направлении молекул. На границе фаз достигается фазовый баланс между газовой и жидкой фазами. В центральной области, за пределами мембранного слоя, благодаря интенсивному движению жидкости, концентрация растворяемого вещества остается одинаковой; следовательно, градиент концентрации в центральной области равен нулю. Вся изменчивость концентрации происходит в двух слоях ламинарного течения.

Каковы аргументы в пользу теории двойных мембран? Поглощение газа — это процесс перехода поглощаемого вещества из газофазы в жидкостную фазу посредством межфазной передачи. Когда газ вступает в контакт с жидкостью, даже если в самом потоке царит турбулентность, по обе стороны от газо-жидкостной границы существуют стабильные слои застоя газа (газовая пленка) и жидкости (жидкостная пленка). Процесс поглощения заключается в том, что молекулы поглощаемого вещества перемещаются из газовой фазы к поверхности газовой пленки, затем через эту пленку достигают газо-жидкостной границы. На границе молекулы поглощаемого вещества растворяются в жидкой фазе, после чего снова через жидкостную пленку проникают в тело жидкости. Что касается процесса поглощения газов в жидкость, то основные положения теории двойных мембран выглядят следующим образом: 1) между газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела; по обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои, которые препятствуют прохождению вещества. Процесс передачи вещества происходит через эти слои путем молекулярной диффузии – вещество переходит из газовой фазы в жидкую. 2) На границе раздела фаз газ и жидкость мгновенно достигают равновесия; на этой границе нет сопротивления передаче вещества. Состав растворенного вещества на обеих сторонах границы соответствует условиям равновесия, то есть необходимая сила для передачи вещества равна нулю, или газ и жидкость находятся в состоянии равновесия. 3. В основной фазе газа и жидкости, находящейся за двумя мембранами-стагнаторами, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации, поэтому состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенного вещества в каждой фазе сосредотачивается в виртуальной мембране застоя. Согласно теории двух мембран, распределение концентрации вблизи границы раздела газо- и жидкостного фаз представлено на рисунке справа.

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находится тонкий слой ламинарного потока; вещество, подлежащее переносу, проникает через этот слой путем молекулярной диффузии； На границе фаз газовая и жидкая фазы достигают фазового равновесия ； В центральной области, за пределами слоев мембраны, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости концентрация растворяемого вещества остается одинаковой. Следовательно, градиент концентрации в центральной области равен нулю; вся изменчивость концентрации происходит внутри двух слоев ламинарного потока.

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои стагнирующей жидкости. Весь сопротивление процессу переноса вещества локализуется в этих двух слоях. Вещество проникает из газовой фазы в жидкую посредством молекулярной диффузии через эти слои； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия ； 3. В основной части среды, находящейся между двумя плотными слоями, в газовой и жидкой фазах, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации; состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенных веществ в каждой из фаз сосредоточено внутри виртуальных плотных слоев.

Ответ: Между соприкасающимися газообразной и жидкостной фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои ламинарного потока. Распространение растворяемого вещества происходит через эти слои путем молекулярной диффузии； На границе фаз газовая и жидкая фазы достигают фазового равновесия ； В центральной области, за пределами слоев мембраны, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости концентрация растворяемого вещества остается одинаковой; то есть градиент концентрации в центральной области двух фаз равен нулю. Вся изменчивость концентрации происходит внутри двух слоев ламинарного потока.

Поглощение газа — это процесс перехода поглощаемого вещества из газофазы в жидкостную фазу посредством межфазной передачи. Когда газ вступает в контакт с жидкостью, даже если в самом потоке царит турбулентность, по обе стороны от газо-жидкостной границы существуют стабильные слои застоя газа (газовая пленка) и жидкости (жидкостная пленка). Процесс поглощения заключается в том, что молекулы поглощаемого вещества перемещаются из газовой фазы к поверхности газовой пленки, затем через эту пленку распространяются к газо-жидкостной границе. На этой границе молекулы поглощаемого вещества растворяются в жидкой фазе, а затем снова через жидкостную пленку распространяются внутрь жидкой фазы.

Ответ: Основные положения теории двойной мембраны: 1. Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся очень тонкие мембраны. Весь сопротивление передачи вещества происходит внутри этих мембран. Вещество проникает из газовой фазы в жидкую посредством молекулярной диффузии через эти два слоя мембран； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия ； 3. В основной части среды, находящейся между двумя плотными слоями, в газовой и жидкой фазах, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации; состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенных веществ в каждой из фаз сосредоточено внутри виртуальных плотных слоев.

Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои эффективного ламинарного потока. Распространение растворяемого вещества происходит через эти слои посредством молекулярной диффузии； На границе фаз газовая и жидкая фазы достигают фазового равновесия ； В центральной области, за пределами мембранного слоя, из-за интенсивной турбулентности жидкости концентрация растворяемого вещества является однородной

Ответ: Между соприкасающимися газообразной и жидкостной фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои ламинарного потока. Распространение растворяемого вещества происходит посредством молекулярной диффузии через эти слои； На границе фаз газовая и жидкая фазы находятся в состоянии фазового равновесия ； В центральной области, расположенной за границами мембранных слоев, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости концентрация растворяемого вещества остается одинаковой. Другими словами, градиент концентрации в центральной области равен нулю; вся изменчивость концентрации происходит внутри двух слоев с ламинарным потоком.

Основные положения теории двойной мембраны: 1. Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся очень тонкие слои вещества, находящегося в состоянии покоя. Весь сопротивление передачи вещества по обе стороны от границы раздела фаз сосредотачивается в этих двух слоях. Вещество проникает из газовой фазы в жидкую посредством молекулярной диффузии через эти слои； 2. На границе фаз газо-жидкая смесь может мгновенно достичь равновесия; на этой границе отсутствует сопротивление передаче вещества. Состав растворенных веществ в обеих фазах на границе находится в состоянии равновесия, то есть необходимая сила, способствующая передаче вещества, равна нулю, или же газо-жидкая смесь уже находится в состоянии равновесия ； 3. В основной части среды, находящейся между двумя плотными слоями, в газовой и жидкой фазах, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости не существует градиента концентрации; состав вещества однороден. Сопротивление переноса растворенных веществ в каждой из фаз сосредоточено внутри виртуальных плотных слоев.

Каковы аргументы в пользу теории двойных мембран? (1) Между соприкасающимися газовой и жидкой фазами существует стабильная граница раздела фаз. По обе стороны от этой границы находятся тонкие слои эффективного ламинарного потока; вещество, подлежащее переносу, проникает через эти слои путем молекулярной диффузии ； (2) На границе фаз газовая и жидкая фазы находятся в состоянии фазового равновесия ； В центральной области, за пределами слоев мембраны, из-за интенсивного турбулентного движения жидкости концентрация растворяемого вещества остается одинаковой; то есть градиент концентрации в центральной области двух фаз равен нулю. Вся изменчивость концентрации происходит внутри двух слоев ламинарного потока.

При процессе абсорбции в химической промышленности сопротивление абсорбции определяется либо газовой, либо жидкостной пленкой.