气液界面反应理论基础

发布网友 发布时间：2024-10-23 17:17

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热心网友 时间：2024-11-08 01:24

气液界面反应的理论基础，起源于日本学者八田四郎在1928年至1932年的研究。当气相反应物A与液相反应物B交互作用时，若假设B不挥发，反应过程按照双膜理论进行。首先，从气相主体分压为pA的A传递到气液界面，其在界面处的气相分压为p岟，液相中A的浓度为C岟，两者需达到相平衡；其次，A通过界面进入液相，与浓度分别为CA和CB的B反应；生成的液相产物沿着浓度梯度向低浓度区扩散，同时气相产物返回界面；最后，气相产物再返回气相主体。

为了评估传质对反应的影响，八田引入了膜内转化系数或八田数γ。当γ大于2，反应即为瞬时或快速反应，传质成为控制因素，常用于化学吸收过程，如采用填充塔或板式塔等设备以加速反应。反应速率计算方法与吸收类似，涉及反应区的相界面积速率和液膜传质系数。

相反，当γ小于0.02时，反应较慢，A主要在液相主体内反应，包括两种情况：一是反应虽慢但仍受传质影响，采用如机械搅拌釜等大界面面积和液相存储量的反应器；二是极慢反应，几乎全部在液相主体中进行，称为动力学控制，计算方法接近单相反应，通常选择大液相存储的鼓泡反应器。

另外，溶质渗透理论和表面更新理论等也用于气液相反应的研究，但它们的结果与双膜理论相近。这种多相反应常见于产品直接制取和化学吸收过程，如乙烯氧化制乙醛、异丙苯氧化制过氧化氢异丙苯等，以及脱除气体中的有害成分。

气液相反应过程（gas-liquidreaction process）是反应物系中存在气相和液相的一种多相反应过程，通常是气相反应物溶解于液相后，再与液相中另外的反应物进行反应；也可能是反应物均存在于气相中，它们溶解于含有催化剂的溶液以后再进行反应。