第二章 吸收
《生物药剂学》课件——第二章-口服药物的吸收
(三) 定位释药制剂
将口服药物直接输送到某一特定消化道 部位释放的制剂称为口服定位给药系统。 目的： 1）避免药物在胃肠生理环境下灭活； 2）避免缓控释制剂吸收不完全； 3）为了治疗胃肠道局部疾病。
46
1、口服胃滞留制剂
使药物在胃内排空速率降低，滞留时间延长， 与胃粘膜接触面积增大，提高药效。
药物
水中的 溶解度 ( g/ml)
洋地黄毒甙元 洋地黄毒甙 雌三醇 灰黄霉素 硝基安定 苯巴比妥
10 17 29 15 43 1400
在 0.05mol/L 环糊精溶液中的溶解度
(
-CD G- -CD g/m-l)CD
G- -CD
260
330
730
4400
100
100
1300
5800
32
30
710
2600
16
16
21
19
61
60
120
130
1900 1900
4500
4500
G-α-CD, G-β-CD：葡萄糖基环糊精
25
四、制备工艺对药物吸收的影响
(一) 混合与制粒
1、混合
不同混合方法产生不同的分散表面积，从 而影响难溶性药物的溶出速率。 例：华法林-乳糖，溶剂分散法>直接混合
2、制粒
不同制粒方法所得颗粒的大小、硬度等均不 同，致使药物的崩解存在较大差异。
①降低粘液粘度和弹性； ②提高膜的流动性； ③膜成分的溶解作用； ④与膜蛋白相互作用。
促进药物细胞旁路转运机制：
①增加细胞旁路的水吸收； ②扩展细胞间隙，增加通透性。 ③破坏细胞内外的Ca2+平衡
39
第二章 吸收
• 一、循环系统 • 体液约占成人体重的60%，较胖的人占成 人体重的50%。体液中含有蛋白质、碳水 化合物、脂肪、无机盐等。 • 体液分为细胞内液和细胞外液。 • 细胞内液含有较高的K+、PO3ˉ。 • 细胞外液是细胞生存的环境，它又分为： 血液（血细胞与血浆）和细胞间液。
• 通过血管，血浆与组织液发生物质交 换；通过细胞膜，细胞内液与细胞外 液发生物质交换；血浆液可经皮肤、 肾、肺排出废物，通过胃肠提供营养 素和能量。 • 血液循环系统是由心脏和血管组成的 封闭体系，心脏推动血液循环，血管 是血液流动和物质输送的通道。
三、脂类消化产物的吸收
• 脂类的吸收主要在十二指肠的下部和空 腔上部。 • 脂肪消化后产生甘油、游离脂肪酸和酰 基甘油酯。
• 由短链和中链脂肪酸组成的三酰甘油酯 容易分散，且被完全水解，短链和中链 脂肪酸循门静脉入肝。 • 由长链脂肪酸组成的三酰甘油酯经水 解后，其长链脂肪酸在肠壁再酯化为三 酰甘油酯，进入淋巴系统后再进入血液 循环。 • 在此过程中胆汁盐起乳化分散作用，以 利脂肪的水解、吸收。 • 吸收情况如图所示。
• 体内的含水量与年龄、性别有关，年龄越 小，含水量越多，新生儿的含水量可高达 体重的80%，成年男子的含水量约为体重 的60%，成年女子为50%～55%。 • 每日进入成人小肠的水分5～10L，这些水 分不仅来自食品，还来自消化液，而且主 要来自消化液。 • 水分的吸收主要在小肠，小肠未被吸收的 剩余部分被大肠吸收。
• 循环系统功能：通过循环完成体内物质的运送， 进行体液、体温的调节。 • 循环意义：保护内环境的相对稳定和细胞代谢的 正常进行。 • 循环方式：体循环和肺循环。 • 体循环：是指血液由左心室射出后，经主动脉及 各级分支到达全身各部的毛细血管，再经小静脉、 大静脉汇合成上下腔静脉流回到右心室。 • 在这一过程中血管将氧气进行，通过心脏连接共同完 成循环。
化工原理(天大版)---(下册)第二章 吸收
c c A c B 常数
根据菲克定律：
DAB DBA
dc A J A D AB dc z
dcB J B ห้องสมุดไป่ตู้BA dcz
1.
2-2-2 气相中的稳态分子扩散
等分子反方向扩散 pB1<pB2
第二章 吸收
• 吸收定义
利用组成混合气体各组分在溶剂中溶解度不同，来分离 气体混合物的操作，称为吸收操作。 溶质A 惰性组分B 溶剂S 吸收溶液 吸收尾气
• 吸收操作示意图 • 吸收在工业上的用途
分离混合气体以回收所需的组分 除去有害组分以净化气体 制备某种气体的溶液 工业废气的治理
• 吸收的分类
按有无化学反应 按溶质气体的数目
物理吸收 化学吸收
按有无明显热效应，
分单组分吸收 多组分吸收 等温吸收 非等温吸收
• 吸收与蒸馏的不同
原理不同 蒸馏可获得较纯的产品，而吸收则不能
2.1气体吸收的相平衡关系
2-1-1 气体的溶解度
• 相平衡 • 平衡分压（饱和分压） • 平衡浓度（饱和浓度） • 气体的溶解度：指气体在液相中的饱和浓度，用单位质
3. 指明传质过程进行的极限 yi2min≥y*i2=m xi2
xi1max≤x*i1=yi1/m
2.2 传质机理与吸收速率
2.2.1分子扩散与菲克定律
•
2.2.1分子扩散与菲克定律
扩散通量
J A D AB dc A dc z
菲克(Fick) 定律
JA：物质A在z方向上的分子扩散通量，kmo1/（m2· s） dcA/dcz：物质A的浓度梯度，kmol／ m4 DAB：物质A在介质B中的分子扩散系数， m2/s 当系统总压不高且各处温度均匀
《化工原理》(下)第二章 吸收第六次课
y2
−1
x2 L
此题中： x 2 = 0 , y 1 = 0.05 , V = 1500 22.4 = 67 kmol ⋅ h − 1
φ = 0 .95 , a = 93 m 2 ⋅ m -3 , H = 1 / 5 . 78 m ⋅ kN ⋅ kmol
思路就是由所求目标推至已知条件。 （ 1） 求 x 1
6
三、增大单位吸收传质面积
面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意： 面积主要由设备来决定，对于填料塔，应该注意： 填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。 填料的选型，应尽量选比表面积大的填料。 增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿， 增大气液分散度，液体喷淋均匀，填料充分润湿， 保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。 保证上升气泡和液层充分接触，达到传质目的。 采用湍流塔，促使气液充分湍动， 采用湍流塔，促使气液充分湍动，两相接触面不 断更新，扩大了接触面积。 断更新，扩大了接触面积。
用量为最少用量的1.5 倍。该塔在30℃和101.3kN ⋅ m−2 压力下操作，在操作条件下的平衡 关系为 pe = 5.78C kN ⋅ m−2 ，试求： （已知吸收为逆流吸收过程。） （1）出塔溶液浓度 x1 ； （2）用平均推动力法求填料层高度 Z ； （3）用吸收因数法求 Z 。
12
首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。
4
对于易溶气体， 约等于k 是气膜控制过程; 对于易溶气体，KG约等于kG ,是气膜控制过程; 关键是降低气 膜层的厚度。增加气体总压，增加气流速度， 膜层的厚度。增加气体总压，增加气流速度，增大气相的湍动 程度，则膜分系数增大，KY=P·kG 。但是,气流速度应根据设备 但是, 程度，则膜分系数增大， =P· 大小来考虑,不能超过液流速度。 大小来考虑,不能超过液流速度。 对于难溶气体,K 约等于k 是液膜控制过程: 对于难溶气体,KL约等于kL ,是液膜控制过程: 关键是降低液膜 厚度。提高吸收剂的流速，增大液相的湍流程度， 厚度。提高吸收剂的流速，增大液相的湍流程度，使液膜分系 数增大，KX约等于C·kL 。 数增大， 约等于C 溶解度适中的气体，其吸收速度由两个膜控制，同时增大气相 溶解度适中的气体，其吸收速度由两个膜控制， 和液相流速，增大两相的湍动程度，从而减小两膜的厚度。 和液相流速，增大两相的湍动程度，从而减小两膜的厚度。
第二章消化与吸收
有机物 —— 各种消化酶如：胰淀粉酶、胰脂肪酶、胰 蛋白酶和糜蛋白酶、羧基肽酶等。 (2) 性质：无色碱性液体，pH7.8－8.4； (3) 作用： 碳酸氢盐——中和胃酸，调解pH值
胰淀粉酶——水解淀粉成糊精或麦芽糖等；
胰脂肪酶——消化脂肪； 胰蛋白酶、糜蛋白酶——水解蛋白质； 其他酶类——水解相应的物质
④胆盐可直接刺激肝细胞分泌胆汁—胆盐的利胆作用。
C.小 肠 液
(1)性质：粘稠的碱性液体，pH约为7.6； (2) 成分：水分、无机盐及肠激酶和粘蛋白。
(3) 作用：保护十二指肠粘膜免受胃酸侵蚀；
稀释消化产物，降低肠内容物渗透压，有利 于小肠内水分及营养物质的吸收；肠激酶激
活胰蛋白酶原，从而促进蛋白质消化。
2.胃的运动主要有以下三方面的作用。
贮存食物 胃壁内的平滑肌具有很大的伸展性，伸 长时可达原来长度的2～3倍。因此，胃常可以容纳好 几倍于自己原来容积的食物。 使食物和胃液充分混合 食物进入胃以后，胃体中 部开始产生蠕动。蠕动的主要作用是使胃液和食物充 分混合，形成食糜，便于消化酶发挥作用，并且把食 糜推送到幽门部，然后经过幽门进入十二指肠。 胃的排空 食糜进入十二指肠的过程叫胃的排空。 胃的排空时间，与食物的量、质和胃的运动状况有关。
第二章 食物的消化和吸收
教学主要内容： 1、消化系统概述 2、各种营养素在体内的消化与吸收
本章学习目的 1、掌握消化、吸收等基本概念 2、了解食物在体内的消化与吸收过程 3、重点掌握各种营养素在小肠被吸收和 利用的情况。 学习重点：食物在体内消化与吸收
学习难点：各种营养素如何被消化、吸收
第一节
2.消化的方式：
（1）物理消化（又称机械消化）：通过口腔咀嚼及消化道肌 肉收缩活动，将食物磨碎，并使食物与消化液充分混合，将食 物不断地向消化道的下方推送。 （2）化学消化：消化液中含有的各种消化酶分别对蛋白质、 脂肪和糖类等物质进行化学分解，使之成为可被吸收的小分子 物质。
七年级生物上册第二章第二节消化和吸收
当粪便进入直肠并刺激直肠壁内的感受器时，冲动经盆神经和腹下神经传至脊髓腰骶段的初级排便中枢，同时上 传到大脑皮层引起便意。若条件许可，冲动经盆神经传出，引起降结肠、乙状结肠和直肠收缩、肛门内括约肌舒 张，同时阴部神经的传出冲动减少，肛门外括约肌舒张，粪便排出体外。
影响因素
排便反射受大脑皮层的控制，意识可加强或抑制排便。若经常对便意予以抑制，则可使直肠对粪便刺激的敏感性 降低或使排便反射消失，粪便在大肠内停留过久，水被吸收过多而使其干燥，可产生便秘。另外，排便时蹲厕时 间过长、经常用力过猛或情绪过于紧张时，可发生脱肛。
小肠特有的运动形式，通过环形肌的节律 性收缩和舒张，将食糜分成多个节段，促 进食糜与消化液的充分混合。
紧张性收缩
容受性舒张
消化道平滑肌保持一定程度的持续收缩， 维持消化道的形态和压力，为其他运动形 式提供基础。
当食物进入消化道时，消化道平滑肌发生适 应性舒张，以容纳更多的食物。
排便反射过程及影响因素
消化道结构与功能
口腔
食物进入体内的第一站，通过牙齿的咀嚼和舌 的搅拌，加上唾液腺分泌的唾液，对食物进行
初步消化。
01
食道
一条长而细的管道，食物通过食道的 蠕动进入胃。
03
小肠
消化和吸收的主要场所，小肠内有肠腺分泌 的肠液、胰腺分泌的胰液和肝脏分泌的胆汁，
共同对食物进行消化和吸收。
05
02
咽
食物的通道，与口腔和食道相连。
06 健康饮食习惯与消化系统 保健
平衡膳食原则及实践方法
平衡膳食原则
合理搭配食物，确保摄入足够的营养物质，满足身体生长发育和日常活动所需。
实践方法
多样化食物选择，包括谷类、蔬菜、水果、肉类、豆类等；合理分配三餐，保 证早餐丰富、午餐适中、晚餐清淡；控制总能量摄入，避免过量进食或暴饮暴 食。
化工原理第二章 吸收.
2.2.1平衡溶解度
⑴溶解度曲线 对 单组 分 物 理 吸收 的 物 系 ，根 据 相 律 ，自 由 度 数 F 为 F=CΦ +2=3-2+2=3(C=3,溶质A，惰性组分B,溶剂S，Φ ＝2，气、液两 相)，即在温度 t ，总压 p ，气、液相组成共4个变量中，由3个自 变量（独立变量），另1个是它们的函数，故可将平衡时溶质在气 相中的分压 pe 表达为温度 t ，总压 p 和溶解度 x 的函数：
2.1概述
①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在 一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度 来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限 残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推 动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。 ②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备 较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其 他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的 分离。 ③溶质在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感，即不仅 在低温下溶解度要大，平衡分压要小，而且随着温度升高，溶解 度应迅速下降，平衡分压应迅速上升。这样，被吸收的气体容易 解吸，溶剂再生方便。
2.1概述
④溶剂的蒸汽压要低，不易挥发。一方面是为了减少溶剂在 吸收和再生过程的损失，另一方面也是避免在气体中引入新的杂质。 ⑤溶剂应有较好的化学稳定性，以免使用过程中发生变质； ⑥溶剂应有较低的粘度，不易产生泡沫，以实现吸收塔内良 好的气液接触和塔顶的气液分离。 ⑦溶剂应尽可能满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和 安全条件。 实际上很难找到一个理想得溶剂能够满足上述所有要求，应 对可供选择得溶剂做全面得评价，以便作出经济、合理得选择。 ⑹吸收操作得经济性 吸收总费用＝设备(塔、换热器等)折旧费＋操作费(占比重大)
1理解吸收原理.
7
第一节 气—液相平衡 2-1-1 气体的溶解度
溶解度：气体在液相中的饱和浓度。单位质量（体 积）的液体中所含溶质的质量。 气体的溶解度的影响因素：物系的温度、压强及溶 质在气相中的浓度。
8
溶解度、温度、压力、气相浓度四个独立参数，其
自由度数为：F = C － + 2 = 3 – 2 + 2 = 3
56
液膜 NA kL ci c kx xi x kX Xi X
气相 液相
NA KG p p* Ky y y* KY Y Y* NA KL c* c Kx x* x KX X * X
若压强、温度一定，则自由度数为 1。 在同一溶剂中，不同气体的溶解度有较大的差异。
9
氨的溶解度较大，为易溶气体
10
二氧化硫具有中等溶解度
11
氧的溶解度较小，为难溶气体。
12
从以上图中可看出：加压、降温对吸收有利。
13
2-1-2 亨利定律
总压不太高（5105Pa）时，恒定温度下，稀 溶液上方的气体溶质的平衡分压与该溶质在液相 中的浓度存在以下关系：
p c* H
pi
ci H
NA
kL ci
c
kG p
pi
kG
c* H
ci H
c* c H1
KL c* c
kG kL
1 H1 KL kG kL
KL：液相总吸收系数， koml/(m 2 s kmol/m3)
47
对难溶气体， H很小，H 1 kG kL
[医学]第二章 口服药物的吸收
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（一）生物膜的结构——液态镶嵌模型
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（一）生物膜的结构——晶格镶嵌模型
液态镶嵌模型不能说明具有流动性的膜质在变化 过程中如何保持膜的相对完整性和稳定性
晶格镶嵌模型：具有流动性的脂质呈小片的点状分 布，流动性仅是局部的
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（二）生物膜性质
糖类在膜上的分布全部 都处于细胞膜的外侧
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（二）生物膜性质
3.膜结构的半透性
脂溶性药物易通过 小分子水溶性药物经含水小孔吸收 蛋白质可与药物可逆结合，作为载体
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（三）膜转运途径
1.细胞通道转运
药物借助其脂溶性或膜内蛋白的载体作用，穿过细胞被吸收 是多数药物吸收的主要途径
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（二）载体媒介转运
2.主动转运
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（三）膜动转运
细胞外（出胞）的过 程。
入胞作用对蛋白质和多肽类 药物的吸收非常重要
可分为胞饮和吞噬两种方式
出胞
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
影响因素 胃内容物体积增加
脂肪类食物 碳水化合物 抗胆碱药
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（一）生物膜的结构
膜脂(lipid) 磷脂
糖脂 胆固醇
蛋白质：分为内在蛋白 与外周蛋白 糖类：大多与膜蛋白结 合，少数与膜脂结合
磷脂结构式
第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收
（一）生物膜的结构——经典模型
脂质双分子层 两个脂质分子尾尾相连形成对称的膜结构，中 间形成疏水区 膜蛋白分布在脂质层的两侧 膜上分布有许多带电荷 的小孔，水分能自由通过
吸收
分离变量积分：（详细推导过程略）
NA
D P ( p A1 p A 2 ) RTZ PBm D c (c A1 c A 2 ) RTZ c Bm
在气相中 在液相中
同理
NA
上式中: p -p p Bm B2 B1 p Ln B2 p B1
p ~ 称漂流因子 p Bm
p/pBm 大，说明A组分的浓度大
一（平衡）溶解度
P、T一定，使一定量的吸收剂与混合气体接触， 溶质便向液相转移，这个传质过程直至液相中溶 质达到饱和，浓度不再增加为止，此时气液两相 达到平衡，这个饱和浓度就叫做气体溶质在液体 中的溶解度。 气相：双组分混合气（A+B），以y表示A摩尔分 率或 pe表示A的平衡分压； 液相：亦为双组分S+A，以x表示A在溶液中的平 衡溶解度. 体系涉及的参数：温度T、压力p 、A组分在气相 中的摩尔分率y、在液相中的摩尔分率x
c A c A2 c A1
c A c A2 c A1
dcA 称A的浓度梯度 即A的浓度沿扩散方向的变 , 化率 dZ
当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处的扩散 dc A 通量, J dZ 即
J A D AB dcA dZ
此式称菲克定律（Fick’s law） DAB-物质A在介质B中的分子扩散系数 负号表示扩散是沿浓度下降的方向进行的。 CA- 该点处物质A的浓度，kmol/m3
1 亨利（Henry)定律
（1） p * Ex A A
E—亨利系数，E=f(t.p) xA—平衡溶解度（摩尔分率） E值愈大，溶解度xA愈小，反之亦然；一般T↑，E↑，即x 随T↑而↓； 同一溶剂中，难溶气体的E值大，易溶气体的E值小.
(2)
化工原理 PPT 第2章 吸收
中溶质达到饱和，组成不再增加为止，这种状
态称为相际动平衡，简称相平衡或平衡。 平衡分压：平衡状态下气相中的溶质分压，又称饱和 分压。
平衡组成：平衡状态下液相中的溶质组成，又称饱和
组成。
14
溶解度 C A ：气体在液体中的饱和组成。
2.溶解度的意义 1）表明一定条件下，吸收过程可能达到的极限 程度；
m
202 .6 p
从气相分析 y*=mx=23.94×0.01=0.24<y=0.3 故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 y 0.3 x* 0.0125 m 23.94 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆x=x*－x=0.0125－0.01=0.0025 以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: ∆y= y － y*=0.3－0.24=0.06
1.判断传质进行的方向
①气、液相组成(yi，xi)在平衡线上方(P点)： 相对于液相组成xi 而言， 气相浓度为过饱和 ( yi yi* )，溶质 A 由气 相向液相转移。 相对于气相组成yi 而言， 液 相 浓 度 欠 饱 和 ( xi xi* )，故液相有吸 收溶质 A 的能力。
y yi
释放溶质
P
yi* f ( xi )
yi*
o xi
吸收溶质
xi*
x
结论：若系统气、液相组成(yi ， xi)在平衡线上方，则体系 将发生从气相到液相的传质，即吸收过程。
27
②气、液相组成(yi，xi)在平衡线下方(Q点)： 相对于液相组成xi 而言 气相浓度为欠饱和 * ( yi y)，溶质 A 由液相 i 向气相转移。 相对于气相组成yi而言实 际液相浓度过饱和 ( xi xi* )，故液相有释放 溶质 A 的能力。
第二章 口服药物的吸收
性小分子药物的主要吸
收途径。膜孔内含有带 正电荷的蛋白质或吸附
有阳离子，有利于阴离
子通过。
第一节
药物的膜转运与胃肠道吸收
（二）载体媒介转运
1.促进扩散
某些物质在细胞膜载体的帮 助下，由膜高浓度向低浓度 扩散的过程 具有结构特异和饱和现象 促进扩散比单纯扩散速度快 得多
2.主动转运
借助载体或酶促系统，药 物从膜低浓度向高浓度转 运。 是人体重要的物质转运方 式，一些必需物质如氨基 酸、单糖、水溶性维生素 及一些弱电解质的离子型 以此机制转运
第二章 口服药物的吸收
第二章 口服药物的吸收
目的与要求
掌握：1.影响药物消化道吸收的生理因素
2.影响药物消化道吸收的药物因素 3.影响药物消化道吸收的制剂因素
4.药物的跨膜转运机制
5.促进药物吸收的方法 熟悉：1.胃肠道的结构、功能及药物的吸收过程 2.口服药物制剂产生不同药效、毒副反应及其作用快慢的原因 了解：1.生物膜的结构 2.运用消化道药物吸收特性，设计和开发新药的可能性
药物与白蛋白结合的亲和力下降，使得弱酸药物，如青霉素 类、两性霉素B、头孢曲松、头孢唑啉、氯霉素、吲哚美辛、 苯妥英钠、水杨酸盐、磺胺药、氨茶碱、硫喷妥钠、甲状腺 素、华法林等的血浆结合明显减少。 肾功能衰竭时对弱碱性及中性药物结合的影响较大。一些药 物如西咪替丁、可乐定、芬太尼、利多卡因、吗啡、奎尼丁 的血浆结合增大；而洋地黄毒苷、氢化可的松、强的松龙、 氨苯蝶啶及依托咪酯的血浆结合则减少；氯丙嗪、氯硝西泮、 普萘洛尔、维拉帕米及甲氧氯普胺的血浆结合不改变。
↓
↓ ↑
身体位置
站<卧；左侧<右侧
第二节
影响药物吸收的生理因素
化工原理 天大出版社 第二章吸收第二节
p A1 − p A 2 = pB 2 − pB1
p Bm = p B 2 − p B1 p ln B 2 p B1
NA =
令：
D P ( pA1 − pA2 ) NA = RTz pBm
P/PBM 称为漂流因数
一氨水贮槽，直径为2m，槽内装有农业氨水，浓度为10%， 例、一氨水贮槽，直径为 ，槽内装有农业氨水，浓度为 ， 如果没有加盖，则氨水将以分子扩散方式挥发而损失， 如果没有加盖，则氨水将以分子扩散方式挥发而损失，假定扩 散时时通过一层厚度为 厚度为5mm的静止空气层，平均温度为 ℃， 的静止空气层， 散时时通过一层厚度为 的静止空气层 平均温度为20℃ 在 1atm下， 氨的扩散系数为 下 氨的扩散系数为0.0647m2/h。试计算一昼夜内氨的 。 挥发损失量。设体系服从亨利定律，且E=268kN/m2。 挥发损失量。设体系服从亨利定律，
2
P
（2）z=z时，cA=cA2。
积分： 积分：
N A ∫ dz = − DAB ∫
0
z
cA2
c A1
dc A
NA = JA =
DAB (c A1 − c A2 ) z
当扩散系统处于低压时，气相可按理想气体混合物处理， 当扩散系统处于低压时，气相可按理想气体混合物处理，于是
cA =
pA RT
DAB ( p A1 − p A2 ) NA = JA = RTz
DAB P dp A NA = − RT P − p A dz
DAB P dp A NA = − RT P − p A dz
边界条件： 边界条件： （1）z=0时，pA=pA1 ） 时 （2）z=z时，pA=pA2 ） 时
NA = DP p B 2 ln RTz pB1
化工原理吸收课后答案解析
第二章 吸收习题解答1从手册中查得、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解: (1)求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=×106x 表示。
式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.4310321.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。
混合气体的温度为30℃,总压强为。
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第二章 吸收1.从手册中查得101.33kPa 、25℃时，若100g 水中含氨1g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kPa 。
已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa)及相平衡常数m解：液相摩尔分数 x =（1/17）/[（1/17）+（100/18）]= 0.0105 气相摩尔分数 y = 0.987/101.33 = 0.00974由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928液相体积摩尔分数 c =（1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mol/m 3 由亨利定律p= c/H 得H = c/p =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m 3·kPa)2. 101.33kPa,10℃时，氧气在水中的溶解度可用2O p =3.31×106 x 表示。
式中：2O p 为氧在气相中的分压kPa ；x 为氧在液相中的摩尔分率。
试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解： 氧在气相中的分压p = 101.33×21％ = 21.28 kPa氧在水中摩尔分率x = 21.28/（3.31×106）= 0.00643×103 每立方米水溶有氧： 0.0064×103×32/（18×10-6）= 11.43g3．某混合气体中含有2％（体积）CO 2，其余为空气。
混合气体的温度为30℃，总压强为506.6kPa 。
从手册中查得30℃时CO 2在水中的亨利系数E = 1.88×105 kPa ，试求溶解度系数H kmol/(m 3·kPa) 及相平衡常数m ，并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO 2 。
解：H =s EM ρ=E18ρ = 103/（10×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m 3·kPa) m = E/P 总 = 1.88×105/506.6 = 0.37×103由题意 y = 0.02， 根据亨利定律 y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即每100g 与该气体相平衡的水中溶有CO 2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g4．在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
已知相距0.2cm 的两截面上O 2的分压分别为13.33kpa 和6.67kpa ，又知扩散系数为0.185cm 2/s ，试计算下列两种情况下O 2的传递速率，)/(2s m koml ⋅：（1）O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散；（2）CO 气体为停滞组分。
作此题直接代公式（2－16）和（2－20），注意单位换算。
解：（1）等分子反相扩散时，)/(1071.2)67.633.13(102.027331.810185.0)(252421s m kmol p p RTz D N A A A ⋅⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯=-=---（2）CO 为停滞组分时，用公式（2－20）计算，其中漂流因数：1099.166.9467.633.1018833.1333.10133.101ln 22111212=⇒⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-=-==-=-==-=Bm A B A B B B B B Bm p p kpap p p kpa p p p kpa p p p p p p p p )/(1001.31099.11071.2)(25521s m koml p p p p RTz D N BmA A A ⋅⨯=⨯⨯=⋅-=-- 5．以浅盘内存有2cm 厚的水层，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。
假定扩散始终是通过一定厚度为5mm 的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。
扩散系数为51060.2-⨯s m /2，大气压强为101.33kpa 。
求蒸干水层所需的时间。
此题为非稳态单向扩散，只能针对某一瞬时列传质速率方程。
解：根据题意，空气为停滞组分B ，溶质组分A 为水。
设θ时刻的扩散距离为z ，则：)(21A A A p p p P RTz D N -⋅= （1）又水面下降速率θd dz 与水的扩散速率的关系如下： θρd dz M N A L A = （2） 根据式（1）和（2）有：θρd dz M p p p P RTz D A LA A Bm =-⋅)(21 （3） 其中：()012.102033.233.101ln 2*111221212=⇒⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===-=-==-=Bm A A A A B A B B B B B Bm p P p C kpa p p p P p p P p kpa P p p p p P p P 水的饱和蒸汽压 3L 1000m /kg =ρ，18=A M边界条件：m m 007.0z ;005.0z 0====时，时，θθθ将以上各项代入式（3）即可得θ7．在101.33kPa ，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。
甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。
已知溶解度系数H =1.995kmol/(m 3·kPa)，气膜吸收系数 k G = 1.55×10-5 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数 k L =2.08×10-5 kmol/(m 2·s ·kmol/m 3)。
试求总吸收系数K G ，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：根据公式（2-41a ），有：G LG G K Hk k K ⇒+=111=1.122×10-5 m 2/S 气膜阻力占总阻力的百分数为：%10011⨯GG K k 8. 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27℃，压强101.33kPa 。
稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa ，液相中甲醇浓度位2.11kmol/m 3。
试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：由第7题所得数据有：H=1.95kmo/(m 3．kpa)、 K G =1.122×10-5 m 2/S由亨利定律得该截面上甲醇的平衡分压：kpa H c p 079.1955.111.2*=== 最后得吸收速率：)/(10399.4)079.15(10122.1)(255*s m kmol p p K N G A ⋅⨯=-⨯=-=--9．在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa ，25℃下用清水吸收 混合气中的CO 2，将其浓度从2％降至0.1％（体积）。
该系统符合亨利定律。
亨利系数Ｅ=5.52×104kPa 。
若吸收剂为最小理论用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V 及出口组成X 。
此题需用到公式2－6、2-51和2-55，对吸收过程，组成均用摩尔比表示较方便。
解：m kpa p kpa E p E m mY X X Y Y X X Y Y V L ⇒=⨯=====-==-=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛33.101,1052.5,0001.0%1.01%1.00204.0%21%2,41*12212*121min 其中： 联立以上各式得到min ⎪⎭⎫ ⎝⎛V L ，又V L V L V L ⇒⎪⎭⎫ ⎝⎛=min 2.1 11. 在101.33kPa 下用水吸收混于空气中的中的氨。
已知氨的摩尔分率为0.1，混合气体于40℃下进入塔底，体积流量为0.556m 3/s ，空塔气速为1.2m/s 。
吸收剂用量为最小用量的1.1倍，氨的吸收率为95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数K Y a 的平均值为0.1112kmol/( m 3·s).在操作条件下的气液平衡关系为Y=2.6X ，试求塔径及填料层高度。
已知：kpa P 33.101=，1.01=y ，X Y s m kmol a K L L s m u s m V Y A s 6.2),/(1112.0%,95,1.1,/2.1,/556.0*3min 3=⋅=====ϕ求：D 和Z解：（1）塔径：m D u D V S 768.042=⇒=π（2）填料层高度Z ：6.2,0,0056.0)1(,1111.0121211===-==-=m X Y Y y y Y A ϕ当02=X 时，47.2min ==⎪⎭⎫ ⎝⎛A m V L ϕ，则72.21.1min=⎪⎭⎫ ⎝⎛=V L V L 脱吸因数：956.0==LmV S 气相总传质单元数： 72.13)1(ln 11*22*21=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----=S Y Y Y Y S S N OG 气相总传质单元高度：381.0768.0410001112.0313315.8)1.01(556.0101330)1(21=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=Ω-⨯⨯=Ω=πa K y RT P V a K V H Y s Y OG 填料层高度：m N H Z OG OG 23.5385.072.13=⨯==14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H 2S ，进塔气相中含H 2S （体积）2.91％要求吸收率不低于99％，操作温度300Ｋ，压强101.33kPa ，平衡关系为Y * = 2X ，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H 2S 浓度为0.013kmol(H 2S)/kmol(溶剂)。
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m 2·s)，气相体积吸收总系数为0.000395 kmol/(m 3·s·kPa)。
求所需填料层高度。
已知：)/(000395.0/),/(015.0,013.0,0,2,33.101,300%,99%,91.23212*1kpa s m kmol P a K s m kmol VX X X Y kpa P K T y Y A ⋅⋅=⋅=Ω=====≥=ϕ求：Z 解：0003.0)1(,02997.0112111=-==-=A Y Y y y Y ϕ )/(04003.0000395.0325.1013s m kmol Pa K Pa K Y Y ⋅=⨯== 气相总传质单元高度： 3747.0=Ω=a K V H Y OG 又：001421.0ln )()(*22*11*22*11=-----=∆Y Y Y Y Y Y Y Y Y m 88.2021=∆-=OG Y Y Y N填料层高度：m N H Z OG OG 82.7==15.有一吸收塔，填料层高度为3m ，操作压强为101.33kpa ，温度为20℃，用清水吸收混于空气中的氨。