空气在水中的溶解度
高压下氧气在水中溶解度计算、饱和蒸汽压
v1.0 可编辑可修改在25Mpa压力下，液体中的溶解氧是多少就是水，里面加了一些杀菌剂和防腐剂，不过时间长了，可能已经被氧化掉了你可以按照水的溶解度计算补充回答：氧在水中的溶解度和溶解氧值是两个既相区别而又相联系的概念。
氧在水中的溶解度指的是水体和大气处于平衡时氧的最大溶解浓度，它的数值与温度、压力、水中溶质量等因素有关。
水中溶解氧值则一般是指非平衡状态下的水中溶解氧的浓度。
它的数值与水体曝气作用、光合作用、呼吸作用及水中有机污染物的氧化作用等因素有关。
这两个概念之间的差异是由于大气和水体界面间氧气传质动力过程较慢而引起的。
①氧在水中的溶解度若已知当25℃下水蒸气在空气中含量为摩尔分数以及干空气中含％O2时，则可应用道尔顿分压定律和亨利定律算出标准条件下氧在水中溶解度［O2(aq)］：［O2(aq)］=Ko2·po2=×10-8×（）0××105×=×10-4mol/L（相当于L）由（4-2）式可导出在定压条件下温度对氧气在水中溶解度影响的关系式：式中C1和C2——分别为绝对温度T1和T2下气体在水中溶解度（mg/L）；△H——溶解热（J/mol）；R——气体常数（K·mol）。
压力对氧气在水中溶解度的影响可用下列公式表述：式中C1和C2——分别为标准气压和P2气压下氧气在水中的溶解度（mg/L）；p——确定温度下饱和水蒸气的压力（p和P2的单位为帕）。
P:25℃水饱和蒸汽压为×103PaC1：=×10-4mol/L（相当于L）N2：×10-4mol/LC2：现在增压罐压力，即×105Pa，计算得：C2=×10-4moL/L=L=L，约100L水溶解氧气计算得：C2=×10-4moL/L=L=L，约100L水溶解氮气饱和蒸气压不同的蒸气压，并随着温度的升高而增大。
化工原理-吸收课后答案
NA
DP RTZPBm
( PA1
PA2 )
DP RTZ
ln
PB 2 PB1
2.6105 101.33 8.314 293 5103
ln 101.33 101.33 2.3346
5.03106 kmol /(m2 s)
4
故液面下降速度:
d N A M A 5.03106 18 9.07 108 m / s
0.556 /1.2 0.463m2 塔径：
D 4 0.463 0.77m
又知：V 0.556 273 0.9 0.0195kmol / s 22.4 273 40
则：
HG
V KYa
0.0195 0.1112 0.463
0.38m
塔上填料层高度：
Z HG NG 0.3813.8 5.23m 12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的 SO2,气体流量为 5000m3(标准)/h,其中 SO2 占 10%,要求 SO2 回收率为 95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下 SO2 在 两相间的平衡关系近似为Y * 26.7 X 。试求:
(1)若取用水量为最小用量的 15 倍,用水量应为多少? (2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数; (3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从 95%提高到 98%,用水量应
8
增加到多少?
解：
（1）求用水量：
Y1
0.10 1 0.10
0.1111
Y2 0.1111 (1 0.95) 0.00556
DNH3
17 29 101.33 (25.8)1/3 (29.9)1/3
10614 105 m2 / s
(2)同理求得
纯氧增氧系统，纯氧水产养殖增氧
纯氧增氧系统，纯氧水产养殖增氧纯氧增氧系统PSA制氧机与JMR高效溶氧器高密度养殖鱼池处靠植物在光合作用释放氧气来增加水的溶氧量，或靠来自空气中的氧气溶解于水体是无法满足鱼池中对氧的需求。
空气增氧，空气中氧的含量只有21%，氧气又是一种难溶于水的气体，因此，常温常压下，空气中氧在水中的溶解度约为8-10mg/L，空气增氧操作可使水中溶解氧的饱和度最高达80%-90%，即水中溶解氧浓度最高为8-9mg，尤其是当鱼池中鱼的密度较大时，采用空气泵增氧，溶氧量一般只能达到4-6mg/L左右，这对于溶氧量要求较高的高密度养殖是远远不够的，而且空气增氧法能耗大，效率低。
纯氧中氧的含量几乎是空气中的5倍，使用纯度达93%以上的氧代替空气的纯氧增氧法，能使水中氧气的溶解度高达50mg/L。
这与空气增氧相比，提高很多，它使好氧微生物的浓度和活性提高，使微生物充分发挥作用，生物反应器水处理效果会更好好。
纯氧增氧法还易于通过调节氧气流量与压力控制水中溶解氧的浓度，使之适合各种水质处理的要求。
纯氧增氧；所需设备构造简单，运行操作方便，容易实现自动控制，可以有效的为用户节约投资成本、降低养殖人员数量、减少占地面积。
纯氧增氧溶解速度高，无噪音，如果鱼池溶氧量能稳定的保持在10．Omg/L ，鱼的产量将会大大增加，生长周期会大大缩短，饵料消耗会大大降低，经济效益会大大提高。
用纯氧增氧所需的投资费用，完全可以由电费的减小和良好的养殖效益中得到补偿。
纯氧增氧是一种高效增氧方法。
纯氧增氧技术相比普通空气增氧在技术及经济上有优越性，同时随着纯氧增氧技术的成熟及制氧成本的下降，纯氧增氧将会在高密度水产养殖中有越来越广阔的应用。
在美国和欧洲，纯氧技术已成功用于高密度水产养殖污水处理中取得了良好的效果。
纯氧增氧不宜采用采用瓶装氧气进行供氧，成本较高，只适合于临时养殖。
因此最好采用采用变压吸附装置(简称PSA装置)对养殖池进行供氧，纯氧增氧系统不宜采用分散式增氧，分散供氧方式制作比较简单，适合比较小的养殖厂，有投资少,见效快，分散供氧鱼池布管过于密集，清洗鱼池时不是很方便，氧浪费比较多，运行成本高。
3溶解气体
24（2）影响光合作用产氧因素光照光合产氧随深度而变化强光表层受抑制强光表层受抑制，，次表层光合产氧最快光合产氧随季节而变化冬季约为夏季11%。
水温水生植物种类和数量 营养元素供给情况池塘不同水层光合作用日产氧量与水呼吸耗氧（Ⅰ）1977.6.251977.6.25--6.26 6.26 多云多云（Ⅱ）1977.6.281977.6.28--6.29 6.29 阴有小雨阴有小雨菲律宾蛤仔的耗氧率Q O=0.307W-0.7381.004T 20-32℃栉孔扇贝的耗氧率Q O=0.040W-0.3491.079T 20-28℃中国明对虾的耗氧率Q O=0.061W-0.1361.089T 20-30℃式中：Q O-mg/g/h；T-温度(℃)；W-湿重(g)2933393、底质耗氧-“泥”呼吸“泥”呼吸包括养殖水体底泥中含有的各种有机质分解耗氧及各生物类群呼吸耗氧影响因素影响因素：：温度温度、、底栖生物量底栖生物量、、有机物含量 {SOD}gO2.m-2.d-1=0.244exp(0.0423t ) {SOD}gO2.m-2.d-1=0.636+120X式中式中：：SOD 为底泥耗氧速率为底泥耗氧速率；； t 为温度为温度（（℃)； X 为有机质的含量为有机质的含量（（质量分数质量分数）。
）。
采泥器光合产氧是水中氧气的主要来源光合产氧是水中氧气的主要来源，，白天随光照逐渐增强白天随光照逐渐增强，表层中层底层43表层中层底层1、溶氧的日变化溶氧的日较差溶氧的日较差：：溶氧日变化中氧日变化中，，最高值与最低值之差值与最低值之差。
日较差较大说明水体中浮游植物多日较差较大说明水体中浮游植物多，，即饵料生物较为丰富较为丰富，，浮游动物和有机物质的量适中浮游动物和有机物质的量适中。
ABCDE水下溶解氧含量的与水下光照、、水体混合有关水下溶解氧含量的与水下光照45结冰前的对流混合可以到达底层水结冰前的对流混合可以到达底层水，，表层富氧水能够补充底层溶氧够补充底层溶氧，，使得底层水溶氧升高使得底层水溶氧升高；； 结冰后没有显著对流混合结冰后没有显著对流混合，，加上结冰后光照强度减弱，光合产氧减弱光合产氧减弱，，使得底层溶氧逐渐降低使得底层溶氧逐渐降低；； 融冰后对流混合增强融冰后对流混合增强，，光照增强使得底层溶氧逐渐升高升高；；春季后对流混合无法达到底部春季后对流混合无法达到底部，，溶氧又逐渐下降溶氧又逐渐下降。
氮气转变为氮氧化物的条件以及各种气体在水中的溶解度
氮气转变为氮氧化物的条件以及各种气体在水中的溶解度
1 氮气转变为氮氧化物的条件
高温或者放电，都可以使氮气和氧气化合为NOx。
关于热力NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO，其主成速度与燃烧温度有很大关系，当燃烧温度低于1400℃时热力NOx生成速度较慢，当温度高于1400℃反应明显加快，根据阿累尼乌斯定律，反应速度按指数规律增加。
这说明，在实际炉内温度分别不均匀的情况下，局部高温的地方会生成很多的NOx；并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。
热力NOx的生成量则与空气过剩系数有很大关系，氧浓度增加，NOx生成量也增加。
当出现15％的过量空气时，NOx生成量达到最大：当过量空气超过15％时。
由于NOx被稀释，燃烧温度下降，反而会导致NOx生成减少。
热力NOx的生成还与烟气在高温区的停留时间有关，停留时间越长，NOx越多。
温度在1000~1200℃时，得到的产物主要是NO，高于1200℃时后，NO2产物才会出现。
2 各种气体在水中的溶解度详见下表
请注意：当温度在80~100℃下，CO在水中只有微量的溶解，而CO2已经没有溶解度，亦即在稍高温度CO2在水中已经不溶解。
表中的符号意义如下。
α——吸收系数，指在气体分压等于101.325 kPa时，被一体积水所吸收的该气体体积（已折合成标准状况）；
l——是指气体在总压力（气体及水气）等于101.325 kPa时溶解于1体积水中的该气体体积；q——是指气体在总压力（气体及水气）等于101.325 kPa时溶解于100 g水中的气体质量（单位：g）。
气体在水中的溶解度
The Aquatic Solubilities of Gases。
水中气泡的大小变化,响水不开开水不响
沸腾前,水的产生的气泡是由大到小的.气泡由下向上运动,体积逐渐变小,部分可能消失而沸腾时,水产生的气泡是由小到大,到达水面就破裂,并且放出大量的水蒸气.气泡由下向上运动,体积逐渐变大,至液面处破裂沸腾前气泡体积变化的原因如下:水在加热时受热不均匀,底部温度较高,气泡(受浮力)向上运动后,遇到较冷的水,体积变小(热胀冷缩)沸腾后气泡体积变化的原因如下:而沸腾后,温度均匀,但向上运动后,所处水深变小,gh)变小,而要保持气泡内外压强相同(只有这样才不会破),气泡体积变压强(p=p液大(气体质量一定时,体积越大,压强越小)冷水刚加热时,气泡上升时是越来越小的,因为此时气泡里是水中溶解的空气,由于刚加热,水的对流还不太明显,即下层水温较高,上面温度较低,所以由于热胀冷缩的原理,气泡在上升的过程中越来越小.水沸腾后,气泡上升时是越来越大的,因为此时气泡里是水沸腾产生的大量水蒸气,沸腾时对流已基本停止,上下水温基本一致,不存在热胀冷缩的问题,但由于水的压强随深度的增加而增加,所以气泡越到上面,所受水的压强越小,这样内外气压不平衡,内面气压大于外面气压,所以气泡会膨胀、变大,只到到达水面破裂开来,里面的水蒸气就散发到空气中.水中溶有大量的空气,空气在水中的溶解度随温度的升高而降低,在加热过程中,这些空气便会析出,以气泡的形式上升,开始是沿器壁上升的.水快开时,气泡越积越大,但由于水的对流还不是那么强烈,上面的温度低于下面的温度,所以气泡上升时泡内气压减小,由于外界大气压的作用,在上升的过程中气泡体积会逐渐减小,这样大量的气泡在上升时与水发生剧烈的碰撞,向水传递能量,使水剧烈振动而发出很大的响声,这个声音实际上就是水对流发出的声音.所以“响水不开”.水开后,水的对流基本完成,上下水的温度也一致了,水中溶解的空气也不多了,此时,水就会大量汽化,产生大量的水蒸气,以气泡的形式上升,上升时受水的压强变小,气泡会变大,浮力也会变大,所以气泡会加速上升,直到水面时这些气泡破裂开来,里面的水蒸气就会散发到空气中.这时水的对流已停止,所以气泡对水的振动也减弱,几乎听不到水中的嗡嗡对流声了,而只能听到气泡到达水面的破裂声.这就是“开水不响”.简单一点:水中溶有大量的空气,空气在水中的溶解度随温度的升高而降低,在加热过程中,这些空气便会析出,以气泡的形式上升,开始是沿器壁上升的.水快开时,气泡越积越大,但由于水的对流还不是那么强烈,上剧烈的碰撞,向水传递能量,使水剧烈振动而发出很大的响声,这个声音实际上就是水对流发出面的破裂。
溶解氧
§-1
气体在水中的溶解度和溶解速率
一、影响气体在水中溶解度的因素： 1、温度------水温的升高而降低，温度较低时， 温度系数较大。
温度 DO mg/ L 0 14.6 5 12.8 10 11.3 15 10.2 20 9.2 25 8.4 30 7.6
2、含盐量------温度、压力一定，含盐量增加， 溶解度降低（？）离子的水合作用，空隙减少
式中的压力为P为该组分气体的分压力，与混合 气体的总压力无关 ，气体B的分压力等于混 合气体的总压力PT乘以气体B的分压系数φB， 这就是道尔顿分压定律： PB=PT×φB 即：
4、气体本身的性质：如N2 、H2、O2在水中的溶解
度较小 ；而NH3、HCl、CO2在水中的溶解度较大。
通入空气－－增氧
DO 14.6 14.19 13.81 13.44 13.09 12.75 12.43 12.12 11.83 11.55 11.27 11.01 10.76 10.52 10.29 10.07 9.85 9.65 9.45 9.F 23 73.4 24 75.2 25 77 26 78.8 27 80.6 28 82.4 29 84.2 30 86 31 87.8 32 89.6 33 91.4 34 93.2 35 95 36 96.8 37 98.6 38 100.4 39 102.2 40 104 41 105.8 42 107.6 43 109.4 44 111.2 45 113
3.气体的分压------在温度和含盐量一定时，气体 在水中的溶解度随液面上该气体分压的增大 而升高。 亨利定律Cs= Kst • P Cs—— 氧在水中知道溶解度； P——达到溶解平衡时，液面上气体的分压； Kst——溶解度系数，其数值随温度、水的含 盐量而变也与所采用的单位有关。
浮力浮上法
状
态
乳化油
溶解油
粒径小到几纳米，以溶解状态存在。 在水中的溶解度非常低，只有几个毫克每升。 溶解油：5－15mg/L
第一节 隔油(自然上浮法)
10
一、平流隔油池
挡油板
主要参数：
• 配水槽：沿池长 ≥ 2m
• 链带速度：0.01 ~ 0.05 m/s • 污泥斗倾角：45 ~ 60° • 集油管直径：200 ~ 300 mm • 池内水流流速： 2 ~ 5 mm/s
42
2 悬浮粒子与气泡的粘附 （1）颗粒与气泡的接触 （2）气泡与颗粒的粘附
表面张力----将液体表面分子拉 向液体内部、缩小液体表面的趋势的 力。 表面能----要使表面分子不被拉 向液体内部，就需要克服液体内部分 子的吸引力而作功，因而液体表层分 子具有更多的能量. 同样，在液、气、固三相介质的 表面也存在界面张力和界面能。界面 能与界面张力的关系如下： σ——界面张力系数； S——界面面积
集水槽：分2格，~1m/格
深度：0.5 m， 底宽：≥ 0.4 m 池底坡度： 0.01 ~ 0.02 污水停留时间：90 ~ 120 min 油层厚度：≤ 0.25 m
11
构造： 钢混或砖石砌筑。一般分为2～4格，单格宽《=6米，以便布水均匀。有 效水深不超过2米，长宽比》4。 多用链带式的刮油刮泥机。一般每格安装一组刮油刮泥机，设一个污泥 斗。 盖板保温，防火防雨；北方地区设置保温设施。
产生 气泡 气泡与颗粒 附着 上浮 分离
气浮过程
实现气浮法分离的必要条件：
(1)必须在水中产生足够数量的细微气泡； 理想气泡尺寸：15～30μm； (2) 必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态 悬浮体； (3) 必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。
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(一)空气的溶解
空气对水属于难溶气体，它在水中的传质速率受液膜阻力所控制，此时，空气的传质速率可表示为：N=KL(C*-C)=KL▲C
式中N--空气传质速率，kg／m2·h；
KL--液相总传质系数，m3／m2·h；
C*和C--分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度，kg／m3。
由上式可见；在一定的温度和溶气压力下(即C*为定值时)，要提高溶气速率，就必须通过增大液相流速和紊动程度来减薄液膜厚度和增大液相总传质系数。
增大液相总传质系数，强化溶气传质的途径是采用高效填料溶气罐，溶气用水以喷淋方式由罐顶进入，空气以小孔鼓泡方式由罐底进入，或用射流器、水泵叶轮将水中空气切割为气泡后由罐顶经溃头或孔板通入。
这样，就能在有限的溶气时间内使空气在水中溶解量尽量接近饱和搜。
当采用空罐时，也应采用上述的布气进水方式，而且应尽可能提高喷淋密度。
在水温一定而溶气压力不很高的条件下，空气在水中的溶解平衡可用亨利定律表示为：V=KTp
式中V--空气在水中的溶解度，L／m3；
KT--溶解度系数，L／kPa·m3，是KT值与温度的关系如下：
不同温度下空气在水中的溶解度系数
温度(0C) 0 10 20 30 40 50
KT值(L/kPa.m3) 0.285 0.218 0.180 0.158 0.135 0.120
p--溶液上方的空气平衡分压，kPa(绝压)。
由上式可见，空气在水中的平衡溶解量与溶气压力成正比，且与温度有关。
在实际操作中，由于溶气压力受能耗的限制，而且空汽溶解量与溶气利用率相比并不十分重要，因而溶气压力通常控制在490kPa(表压)以下。
溶解于水中的空气量与通入空气量的百分比，称为溶气效率。
溶气效率与温度、溶气压力及气掖两相的动态接触面积有关。
为了在较低的溶气压力下获得较高的溶气效率，就必须增大气液传质面积，并在剧烈的湍动中将空气分散于水。
在20℃和290～490kPa(表压)的溶气压力下，填料溶气罐的平均溶气效率为70～80%，空罐为50～60%。
在一定条件下，空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比，称为空气在水中的饱和系数。
饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。
在2～4min的常用溶气时间内，填料罐的饱和系数为0.7～0.8，空罐为0.8～0.7。
不同溶气压力下，空气在水中的实际溶解量与溶气时间的关系如图5-4。
大气压下空气在水中的平衡溶解量如表5-4。
大气压下空气在水中的平衡溶解量
温度(0C) 0 5 10 15 20 25 30
平衡溶mg/L 37.55 32.48 28.37 25.09 22.40 20.16 18.14
解量mL/L 29.18 25.69 22.84 20.56 18.68 17.09 15.04。