第三章溶解气体_PPT幻灯片
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溶解度单位为ml/L或mg/L。两者之间的换算系数 f=Mr/22.4(mg/ml)，式中Mr为气体的相对分子质量。 对于氧气f=1.429mg/ml，氮气f=1.251mg/ml。
影响气体溶解度的因素
• 气体本身的性质 • 温度 • 含盐量 • 气体分压力
1.气体本身的性质
• 气体的溶解遵循相似相溶原理——极性分子气体在水中的 溶解度大，非极性气体分子在水中的溶解度小。
计算不同压力下氧气的溶解度和饱和度
• 例 计算淡水湖面大气压为85200Pa水温15℃时氧气的溶解度?
解:求氧分压:(101325Pa,P1和85200Pa,P2条件下的氧分压)
P1= (PT1-PW0) ×20.95% P2= (PT2-PW0) ×20.95% 查表可知15℃时, PW0=1707Pa C1/C2=P1/P2
饱和度=C/Cs×100% =7.36/10.07 ×100% =73.1%
求饱和分压: PL0= (PT-PW0) ×20.95% =(101325-1717) ×20.95% =20847Pa PL = PL0 ×饱和度 =20847 ×73.1%
=15239Pa
• 例25℃淡水中溶解氮气达到饱和,求水中氧气需达多少时 可能产生气泡病?假定产生气泡病时要求水中气压分压总 和在水中流体静压力的120%以上,水面压力为101325Pa.
有关亨利定律的计算
• 例1已知20℃氧气在纯水中溶解的亨利常数KH =31.0molL1atm-1,试计算压力为161325Pa的干燥空气中氧气在水中 的溶解度?已知干燥空气中氧气的体积分数为20.95%.
解:∵ PT= 161325Pa,体积分数为20.95% ∴PO2=161325×20.95%=33798Pa
第一节 气体在水中的溶解度和溶解 速率
• 气体在水中的溶解度
定义:——在一定条件下，某气体在水中的溶解达到平 衡以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体 在所指定条件下的溶解度。
一般用100g水中溶解气体的克数来表示易溶气体的 溶解度，而用1L水中溶解气体的毫克数(或毫升数)来 表示难溶气体的溶解度。
=5.90 ×[(68270-2337) ÷ (101325-2337) ]
=5.62mg/L
饱和度=8.50 ÷5.62×100%
=151%
计算水体溶解气体的分压力
• 例求16℃时溶氧含量为7.36mg/L的淡水中氧分压.已知 16℃时, PW0=1817Pa.
解:查溶解度表知Cs=10.07mg/L
气体的饱和含量与饱和度
• 定义: 饱和含量——在一定的溶解条件下(温度、分压力、
水的含盐量)气体达到溶解平衡以后，1L水中所该 气体的量。对于难溶气体饱和含量就等于溶解度。 饱和度——溶解气体的现存量占所处条件下饱和含 量的百分比，即： 气体饱和度 = (现存量/饱和含量)×100% 饱和度可以反映气体在水中溶解时所达到的饱和程 度，判断气体是否达到溶解平衡及溶解趋向。
=[ (PT1-PW0) ×20.95%] ÷[(PT2-PW0) ×20.95%] =( PT1-PW0) ÷(PT2-PW0) C2=C1×[(PT2-PW0) ÷ ( PT1-PW0) ] =10.07×[(85200-1707) ÷ (101325-1707) ] =8.44mg/L
注:PW0表示纯水的饱和水蒸汽压
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• 例已知青海湖水含盐量为12.5g/L,湖面海拔3195m,试计算 20℃时青海湖水溶解氧为8.50mg/L时的饱和度?
解:采取直线内插法求得海拔3195m处的平均大气压为 68270Pa
查附表得20℃,盐度为12.5g/L时氧气溶解度为5.90mol/L 求压力为68270Pa时大气中氧的溶解度: C2=C1×[(PT2-PW0) ÷ ( PT1-PW0) ]
Pa换算为atm
∴ PO2=33798÷101325=0.3336atm CO2 = KH × PO2=31.0×0.3336=10.34mol/L 或=14.78mg/L
• 例2已知20℃时1.00atm的甲烷在水中溶解度为23.2mg/L,若在2.1m深 的池底不断释放含甲烷40%的气泡,求20℃ 时底层水中甲烷的含量最 大可能达多少?假定2.1m深的压力为2.1atm.
• 对于混合气体中某组分气体在水中的溶解度，上述各式中 的P则是指该组分气体的分压力，与混合气体的总压力无 关。由几种气体组成的混合气体中组分B的分压力PB等于 混合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数，这就是道尔 顿分压定律：
见P65页
• 道尔顿分压定律和亨利定律，只有理想气体才能严格相符。 对于不与水发生化学反应的真实气体，如N2、O2、CH4 等，只要压力不是很大都可以用道尔顿分压定律和亨利定 律进行有关计算。
• 能与水发生化学反应的气体溶解度大，不能与水发生化学 反应的气体溶解度小。例如NH3、HCL在水中的溶解度很 大，而N2、H2、O2在水中的溶解度很小。
（4）气体分压力
• 在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的 分压增加而增加。对于难溶气体，当气体压力不是很大时， 气体溶解度与其压力成正比，这就是享利定律。用公式表 示为：
C = KH × P 式中：C——气体的溶解度；
P——达到溶解平衡时某气体在液面上的压力；
KH——气体吸收系数，其数值随气体的性质、温度、水的 含盐量变化而变化，也与压力(P)、溶解度(C)所釆用的单 位有关。
• 对同一种气体在同一温度下有
C1/C2=P1/P2 式中：C1----压力为P1时的溶解度; C2----压力为P2时的溶解度。
解:由题意知:
PN2+PO2+PW0≧101325×120%Pa 已知25℃, PW0=3166Pa,N2达饱和时分压
解求气泡在池底时甲烷的分压力:
∵ PT= 1.2atm,体积分数为40% ∴PCH4=1.2×40%=0.48atm 求甲烷溶解度
P1=1.0atm,C1=32.2mg/L P2=1.0atm,C2=? 根据C1/C2=P1/P2得: C2=C1×P1/P2=23.2×0.48÷1=11.1mg/L
影响气体溶解度的因素
• 气体本身的性质 • 温度 • 含盐量 • 气体分压力
1.气体本身的性质
• 气体的溶解遵循相似相溶原理——极性分子气体在水中的 溶解度大，非极性气体分子在水中的溶解度小。
计算不同压力下氧气的溶解度和饱和度
• 例 计算淡水湖面大气压为85200Pa水温15℃时氧气的溶解度?
解:求氧分压:(101325Pa,P1和85200Pa,P2条件下的氧分压)
P1= (PT1-PW0) ×20.95% P2= (PT2-PW0) ×20.95% 查表可知15℃时, PW0=1707Pa C1/C2=P1/P2
饱和度=C/Cs×100% =7.36/10.07 ×100% =73.1%
求饱和分压: PL0= (PT-PW0) ×20.95% =(101325-1717) ×20.95% =20847Pa PL = PL0 ×饱和度 =20847 ×73.1%
=15239Pa
• 例25℃淡水中溶解氮气达到饱和,求水中氧气需达多少时 可能产生气泡病?假定产生气泡病时要求水中气压分压总 和在水中流体静压力的120%以上,水面压力为101325Pa.
有关亨利定律的计算
• 例1已知20℃氧气在纯水中溶解的亨利常数KH =31.0molL1atm-1,试计算压力为161325Pa的干燥空气中氧气在水中 的溶解度?已知干燥空气中氧气的体积分数为20.95%.
解:∵ PT= 161325Pa,体积分数为20.95% ∴PO2=161325×20.95%=33798Pa
第一节 气体在水中的溶解度和溶解 速率
• 气体在水中的溶解度
定义:——在一定条件下，某气体在水中的溶解达到平 衡以后，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体 在所指定条件下的溶解度。
一般用100g水中溶解气体的克数来表示易溶气体的 溶解度，而用1L水中溶解气体的毫克数(或毫升数)来 表示难溶气体的溶解度。
=5.90 ×[(68270-2337) ÷ (101325-2337) ]
=5.62mg/L
饱和度=8.50 ÷5.62×100%
=151%
计算水体溶解气体的分压力
• 例求16℃时溶氧含量为7.36mg/L的淡水中氧分压.已知 16℃时, PW0=1817Pa.
解:查溶解度表知Cs=10.07mg/L
气体的饱和含量与饱和度
• 定义: 饱和含量——在一定的溶解条件下(温度、分压力、
水的含盐量)气体达到溶解平衡以后，1L水中所该 气体的量。对于难溶气体饱和含量就等于溶解度。 饱和度——溶解气体的现存量占所处条件下饱和含 量的百分比，即： 气体饱和度 = (现存量/饱和含量)×100% 饱和度可以反映气体在水中溶解时所达到的饱和程 度，判断气体是否达到溶解平衡及溶解趋向。
=[ (PT1-PW0) ×20.95%] ÷[(PT2-PW0) ×20.95%] =( PT1-PW0) ÷(PT2-PW0) C2=C1×[(PT2-PW0) ÷ ( PT1-PW0) ] =10.07×[(85200-1707) ÷ (101325-1707) ] =8.44mg/L
注:PW0表示纯水的饱和水蒸汽压
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• 例已知青海湖水含盐量为12.5g/L,湖面海拔3195m,试计算 20℃时青海湖水溶解氧为8.50mg/L时的饱和度?
解:采取直线内插法求得海拔3195m处的平均大气压为 68270Pa
查附表得20℃,盐度为12.5g/L时氧气溶解度为5.90mol/L 求压力为68270Pa时大气中氧的溶解度: C2=C1×[(PT2-PW0) ÷ ( PT1-PW0) ]
Pa换算为atm
∴ PO2=33798÷101325=0.3336atm CO2 = KH × PO2=31.0×0.3336=10.34mol/L 或=14.78mg/L
• 例2已知20℃时1.00atm的甲烷在水中溶解度为23.2mg/L,若在2.1m深 的池底不断释放含甲烷40%的气泡,求20℃ 时底层水中甲烷的含量最 大可能达多少?假定2.1m深的压力为2.1atm.
• 对于混合气体中某组分气体在水中的溶解度，上述各式中 的P则是指该组分气体的分压力，与混合气体的总压力无 关。由几种气体组成的混合气体中组分B的分压力PB等于 混合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数，这就是道尔 顿分压定律：
见P65页
• 道尔顿分压定律和亨利定律，只有理想气体才能严格相符。 对于不与水发生化学反应的真实气体，如N2、O2、CH4 等，只要压力不是很大都可以用道尔顿分压定律和亨利定 律进行有关计算。
• 能与水发生化学反应的气体溶解度大，不能与水发生化学 反应的气体溶解度小。例如NH3、HCL在水中的溶解度很 大，而N2、H2、O2在水中的溶解度很小。
（4）气体分压力
• 在温度与含盐量一定时，气体在水中的溶解度随气体的 分压增加而增加。对于难溶气体，当气体压力不是很大时， 气体溶解度与其压力成正比，这就是享利定律。用公式表 示为：
C = KH × P 式中：C——气体的溶解度；
P——达到溶解平衡时某气体在液面上的压力；
KH——气体吸收系数，其数值随气体的性质、温度、水的 含盐量变化而变化，也与压力(P)、溶解度(C)所釆用的单 位有关。
• 对同一种气体在同一温度下有
C1/C2=P1/P2 式中：C1----压力为P1时的溶解度; C2----压力为P2时的溶解度。
解:由题意知:
PN2+PO2+PW0≧101325×120%Pa 已知25℃, PW0=3166Pa,N2达饱和时分压
解求气泡在池底时甲烷的分压力:
∵ PT= 1.2atm,体积分数为40% ∴PCH4=1.2×40%=0.48atm 求甲烷溶解度
P1=1.0atm,C1=32.2mg/L P2=1.0atm,C2=? 根据C1/C2=P1/P2得: C2=C1×P1/P2=23.2×0.48÷1=11.1mg/L