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臭氧溶解于水特性——亨利(Henry)分配定律

作者:青岛为园环保科技有限公司时间:2021-12-18 16:45:052127 次浏览

信息摘要:

气体溶解于水时,如气体和水中物质不起反应,又不电离,又不处特别高压,**温度下气体溶解度和其气体的分压成正比,即遵循亨利(Henry)分配定律。臭氧气体的亨利常数如下表所示。该定律适用于臭氧溶解于水的状况,···

气体溶解于水时,如气体和水中物质不起反应,又不电离,又不处特别高压,**温度下气体溶解度和其气体的分压成正比,即遵循亨利(Henry)分配定律。臭氧气体的亨利常数如下表所示。该定律适用于臭氧溶解于水的状况,因此,按亨利定律臭氧气体溶解于水,在稳定状态下,其液相浓度与气相分压成正比。平衡状态下臭氧液气相比例如下式所示:

P=HX,其中,P:气相的臭氧分压(atm

                       X:液相的臭氧浓度(摩尔分压)

                       H:亨利常数(atm/摩尔分压)

亨利常数受水温和PH值尔变化,PH55-7.1范围内,一下实验公式成立。

H=0.13t*2.06*103   t=水温(℃)        H*10-4   H:亨利常数

气体

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

O3

0.194

0.218

0.248

0.288

0.376

0.457

0.596

0.818

1.2

1.79

2.78

即水温高,其常数大,于水的溶解度降低。实际计算时,因使用单位关系,使用分配系数D要比亨利常数计算来得方便。因与水接触的臭氧气体是与氧及空气的混合体,溶解度可由空气与水的气液层分配率来考虑。分配系数D在**压力、温度、容量下可由下式表示:

D=饱和状态下水溶液中的臭氧浓度CL(mg/L)/注入的臭氧气体浓度CQmg/L

臭氧于水的溶解度比氧约大10倍,并随压力升高,温度降低而增大。溶解速度对决定溶解装置的大小、结构相当重要。溶解速度可按菲克扩散定律,扩散系数,物质移动系数,双重境膜理论等来说明。臭氧溶解于水时,下式可作为溶解速度公式:
W=KL[a/(1-h)](D*CG-CL)-K1CL
其中:
W
:溶解速度(单位液体容量、单位时间内臭氧的溶解量)。
KL
:液体侧总物质移动速度(m/hr
a
:气液界面面积(每气液混相单位容量中全气泡表面积)
h
:气体容积(每气液混相单位容量中全气泡容积)
D
:臭氧的气液分配系数
CG
:气体中臭氧浓度(mg/L

CL:水中臭氧浓度(mg/L

K1:臭氧自行分解速度系数。)

臭氧的溶解度(25℃)   D=0.20   CL=D·CG    D:mg/mg
欲提高臭氧的溶解速度(W),应加大浓度梯度(D·CG-CL),气液微细化以加大气液界面面积(a)以及加大物质移动系数KL。为加大浓度梯度,须降低温度以增大气液分配系数(D)及增大气体中的臭氧浓度(CG)。因此,提高气泡中臭氧浓度及增加气水接触的比交换面积,即对于任意体积的气体,增加气泡总的表面积均可提高臭氧溶解于水的速度。这中间尽可能将气泡直径减小使之扩散十分重要。但在一个固定的臭氧扩散系统中,气泡直径是**的,如果提高臭氧气体浓度CG,则扩散气体体积减少,从而又使总表面积a减少。所有会有一个臭氧气体浓度CG的*佳值,超过此值,臭氧向溶液的渗透速度便降低。
      
另外,压力提高,也增加臭氧溶解速度,注入速度高以及注入点深也可加快其溶解速度。这是因为投加点深可以延长臭氧气泡和水的接触时间T

分配系数D受水温而变化:10℃为0.3820℃为0.29,温度越高,下降越快。在平衡状态下,能溶解入水中的臭氧的*大量与压力、温度和空气中的臭氧浓度相关。为此应使用能产生尽可能细微气泡,气泡与处理液又能长时间接触以及气体中具*适臭氧浓度的扩散系统。在接触氧化中,如所含臭氧气泡滞留时间过短,便不能达到溶解平衡,一般气水接触时间,须达30分钟。


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