气体吸收的原理
化工原理之气体吸收
化工原理之气体吸收气体吸收是化工过程中常用的一种物理操作，它指的是将气体从气相吸收到液相中。
气体吸收广泛应用于环境工程、化工工艺、能源工程等领域，例如废气处理、石油炼制、烟气脱硫等。
一、气体吸收的基本原理气体吸收的基本原理是气体和液体之间的质量传递过程。
气体吸收的过程中，气体溶质分子通过气相和液相之间的传质界面传递到溶液中，从而实现气体从气相到液相的转移。
气体吸收的速度由以下几个因素决定：1.液相溶剂的性质：液相溶剂的挥发性、表面张力、黏度和溶解度等性质都会影响气体吸收的速度。
通常情况下，挥发性较强的溶剂对气体的吸收速率较快。
2.溶剂和气体溶质之间的亲和力：溶剂和气体溶质之间的亲和力越强，气体吸收速度越快。
3.传质界面的面积和传质界面的厚度：传质界面的面积越大，气体吸收速度越快；传质界面的厚度越薄，气体吸收速度越快。
4.溶解度：气体的溶解度越高，气体吸收速度越快。
5.气体浓度梯度：气体浓度梯度越大，气体吸收速度越快。
二、气体吸收的设备常见的气体吸收设备包括吸收塔、吸收柱和吸附塔等。
1.吸收塔：吸收塔是最常用的气体吸收设备之一，它主要由一个塔体和填料层组成。
气体通过底部进入吸收塔，液体从塔顶滴入塔体中。
在填料层的作用下，气体和液体之间的接触面积增加，从而促进气体的传质。
通过提供充分的接触时间和表面积，吸收塔可以实现高效的气体吸收。
2.吸收柱：吸收柱通常用于含有反应过程的气体吸收。
与吸收塔类似，吸收柱也包含一个塔体和填料层。
区别在于，吸收柱还包括一个液相反应器，用于在吸收气体的同时进行反应。
3.吸附塔：吸附塔是另一种常用的气体吸收设备，主要用于吸附分离等工艺中。
吸附过程通过吸附剂将目标气体吸附在其表面上实现。
吸附塔通常由多个吸附层和吸附剂床组成，气体从底部进入吸附塔，经过吸附剂床后，被吸附物质从气相转移到固相中，从而实现气体吸附。
三、气体吸收的应用气体吸收在化工工艺中有着广泛的应用。
1.废气处理：气体吸收是一种有效的废气处理方法，可用于去除废气中的有害污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
气体吸附原理
气体吸附原理气体吸附是指气体分子在固体表面上附着的现象，它是一种重要的物理化学过程，广泛应用于化工、环保、能源等领域。
气体吸附原理是指气体分子在与固体表面相互作用时，通过吸附作用在固体表面上形成一层吸附层的过程。
气体吸附过程是一个复杂的物理化学过程，它受到多种因素的影响。
其中，最重要的是吸附剂的性质和气体分子的性质。
吸附剂的性质包括孔径大小、孔隙结构、化学成分等，而气体分子的性质则包括分子大小、极性、化学活性等。
这些因素共同作用，决定了气体在固体表面上的吸附行为。
气体吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指气体分子与吸附剂表面之间的范德华力作用，它是一种弱相互作用力，通常发生在低温下。
而化学吸附则是指气体分子与吸附剂表面发生化学键结合的过程，它是一种强相互作用力，通常发生在高温下。
在气体吸附过程中，吸附剂的孔隙结构对吸附性能起着至关重要的作用。
孔隙结构可以影响吸附剂的比表面积、孔体积和孔径分布等参数，从而影响气体分子在吸附剂表面上的扩散和吸附速率。
通常情况下，孔径越小，吸附剂的比表面积和孔体积越大，气体分子在其表面上的吸附性能也越好。
此外，气体分子的性质也对气体吸附过程产生重要影响。
一般来说，分子大小越小、极性越大、化学活性越高的气体分子，其在固体表面上的吸附性能也越好。
这是因为这些气体分子更容易与吸附剂表面发生相互作用，从而形成稳定的吸附层。
在工业应用中，气体吸附技术被广泛应用于气体分离、气体储存、气体检测等领域。
例如，在天然气净化过程中，气体吸附技术可以有效去除天然气中的杂质气体，提高天然气的纯度。
在气体储存领域，气体吸附技术可以将气体分子吸附到多孔吸附剂中，实现气体的高效储存和释放。
总之，气体吸附原理是一个复杂而重要的物理化学过程，它受到多种因素的影响。
通过深入研究气体吸附原理，可以更好地理解气体分子在固体表面上的吸附行为，为气体吸附技术的应用和发展提供理论基础和技术支持。
气体吸收
第二章气体吸收第一节概述2.1.1 气体吸收过程一、什么是吸收：气体吸收是用液体吸收剂吸收气体的单元操作。
二、吸收基本原理：是利用气体混合物中各组分在某一液体吸收剂中溶解度的不同，从而将其中溶解度最大的组分分离出来。
三、吸收的特点：吸收是一种组分从气相传入夜相的单向扩散传质过程。
四、传质过程：借扩散进行物质传递的过程称为传质过程。
除吸收外，蒸馏.萃取.吸收.干燥等过程，也都属于传质过程。
五、S吸收剂（溶剂）S+液相吸收液（溶液）A扩散：由于微粒（分子.原子等）的热运动而产生的物质迁移现象。
可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相间进行。
主要由于温度差和湍流运动等。
微粒从浓度较大的区域向较小的区域迁移，直到一相内各部分的浓度达到一致或两相间的浓度达到平衡为止。
扩散速度在气相最大，液相次之，固相中最小。
吸收在化工生产中的应用极为广泛，其目的主要有四点：SO制98%的硫酸）。
一、制造成品（93%的硫酸吸收3二、回收有价值的气体，（焦化厂用洗油处理焦炉气以分离其中的苯等芳香烃）。
三、去掉有害气体（如合成氨厂用氨水或其它的吸收剂除去半水煤气中的硫化氢）。
四、三废处理：（如用吸收法除净硫酸生产尾气中的二氧化硫。
）总之吸收的目的可用四个字来概括：去害兴利。
2.1.2 气体吸收的分类一、物理吸收：吸收过程中吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，吸收后的吸收质在溶液中是游离的或结合的很弱，当条件发生变化时，吸收质很容易从溶剂中解吸出来。
如用水吸收二氧化碳。
物理吸收是一个物理化学过程，吸收的极限取决于操作条件下吸收质在吸收剂中的溶解度、吸收速率则取决于吸收质从气相主体传递入液相主体的扩散速率。
物理吸收都是可逆的一般热效应较小。
二、化学吸收：吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生显著的化学反应。
例如NaOH 吸收2CO 。
化学吸收时，吸收平衡主要取决于当时条件下吸收反应的化学平衡，吸收速率则取决于吸收质的扩散速率和化学发应速率，因为化学吸收降低了吸收质的浓度故吸收速率一般比同样条件下没有化学反应的物理吸收速率大。
气体 吸收
例10-3 调整的净现值法的应用 假定已知某公司的信息如下：
营业收入：每年为500万元，永续年金； 营业成本：为营业收入的60%； 折旧：每年为50万元； 净营运资本增加额：每年为0元； 资本支出：每年为50万元； 所得税税率为25%，全权益融资公司的资本成本
R0为2
一、亨利定律的表达式
2. p～c关系 若溶质在气、液相中的组成分别以分压p、摩
尔浓度 c 表示，亨利定律为
p* c H
H — 溶解度系数，kmol/(m3·kPa)
一、亨利定律的表达式
3. y～x关系
若溶质在气、液相中的组成分别以摩尔分数
y、x表示 ，亨利定律为
y* mx
x* p E
c* Hp x* y
m
X* Y m
二、各系数间的关系
推导可得亨利定律表达式各系数间的关系如下：
E～H 关系 E～m 关系 H～m 关系
H EM S
m E P 1
H PM S m
溶液 密度
溶剂 S 的 摩尔质量
一、判断传质进行的方向
设某瞬时 气相中溶质的实际组成为Y
液相中溶质的实际组成为X
气体在 液体中 溶解度
pA f (xA)
平衡方程
pA ～ xA曲线 溶解度曲线
气体（A＋B）
A 溶解 A 逸出
液体 S
易溶
400 50
氨在水中的溶解度
中等溶解度
68 50
二氧化硫在水中的溶解度
难溶
0.002
50
氧在水中的溶解度
二、温度、压力对溶解度的影响
讨论
温度对溶解度的影响 压力对溶解度的影响
解度不同。
吸
收
原料气 A＋B
化工原理教学课件第四章(吸收)第0节
是变化的。如用水吸收混于空气中氨的过程，氨作
为溶质可溶于水中，而空气与水不能互溶（称为惰
性组分）。随着吸收过程的进行，混合气体及混合
液体的摩尔数是变化的，而混合气体及混合液体中 的惰性组分的摩尔数是不变的。此时，若用摩尔分 率表示气、液相组成，计算很不方便。为此引入以 惰性组分为基准的摩尔比来表示气、液相的组成。
度的大小，m 值越大，则表明该气体的溶解度越小；反之，
则溶解度越大。
若系统总压为P，由理想气体分压定律可知
同理
p=Py
将上式代入式2-1可得
将此式与式2-5比较可得： (2-6) 将式2-6代入式2-4，即可得H～m的关系为： (2-7)
(4) Y ～X关系
式2-5是以摩尔分率表
示的亨利定律。在吸收过程中，混合物的总摩尔数
摩尔比的定义如下：
X＝(液相中溶质的摩尔数)/(液相中溶剂的摩尔数)＝ Y＝(气相中溶质的摩尔数)/(气相中惰性组分的摩尔数)＝ (2-8)
上述二式也可变换为:
(2-10) (2-11)
(2-9)
将式2-10和2-11代入式2-5可得：
整理得 (2-12) 当溶液组成很低时， <<1，则式2-12可简化为 (2-13)
的饱和组成。
气体在液体中的溶解度可通过实验测定。由实验结果 绘成的曲线称为溶解度曲线，某些气体在液体中的溶解度 曲线可从有关书籍、手册中查得。
图片2-3、图片2-4和图片2-5分别为总压不很高时氨、 二氧化硫和氧在水中的溶解度曲线。从图分析可知： （1）在同一溶剂（水）中，相同的温度和溶质分压下， 不同气体的溶解度差别很大，其中氨在水中的溶解度最大 ，氧在水中的溶解度最小。这表明氨易溶于水，氧难溶于 水，而二氧化硫则居中。 （2）对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度 的升高而减小。 （3）对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压 的升高而增大。
气体吸收知识点总结
气体吸收知识点总结一、气体吸收的基本原理气体吸收是一种物理与化学相结合的过程，其基本原理主要包括气体与溶剂之间的质传和能传。
质传是指气体分子在气-液界面附近的扩散传输，包括气体分子的渗透、重新吸附和溶解等过程。
能传是指气体分子在溶液中释放或吸收能量，从而参与到化学反应中。
对于溶液吸收来说，通常会发生溶解、吸附、反应等过程。
在气体吸收过程中，溶剂的选择是十分重要的。
常用的溶剂包括水、乙醇、甲醇、丙酮等。
不同的溶剂对于不同的气体有着不同的选择，具体的选择需要考虑其溶解度、选择性、毒性、成本等因素。
二、影响气体吸收的因素1. 气体性质气体的性质对气体吸收的影响十分显著。
例如，气体的溶解度、扩散系数、表面张力等均会影响气体在溶液中的吸收速率。
2. 溶剂性质不同的溶剂对气体的溶解度不同，对于不同的气体有不同的选择。
此外，溶剂的粘度、温度、酸碱性等也会影响气体的溶解和吸收速率。
3. 操作条件操作条件包括温度、压力、气体流量、溶液浓度等。
这些操作条件对气体吸收的速率、效率、能耗等方面都有着重要的影响。
4. 设备结构设备结构对气体吸收的效率、能耗、稳定性等都有很大的影响。
例如，吸收塔的塔板设计、填料结构、液体循环方式等都会对气体吸收过程产生影响。
5. 质量传递模式质量传递模式包括气体-液体相间的传递和气体在液相中的扩散传递。
传质速率和传质方式会对气体吸收过程产生影响。
6. 气液接触方式气液接触方式包括气液接触面积、气液接触时间等。
这些因素直接影响着气体分子与溶剂分子之间的相互作用过程。
三、气体吸收的工艺方法根据气体吸收过程中气体与溶剂之间的相互作用方式，气体吸收的工艺方法主要包括物理吸收、化学吸收和生物吸收等。
1. 物理吸收物理吸收是指气体分子在溶剂中的溶解和吸附过程。
物理吸收的主要方式包括分子间力作用（如范德华力、静电作用）和气液相间传递。
常见的物理吸收方法包括吸附、解吸、扩散等过程。
物理吸收主要应用于一些低气体浓度和不易发生化学反应的气体分离和净化。
化工原理 第九章 气体吸收
第一节概述一、什么是吸收？吸收是利用气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异，而将气体混合物中组分加以分离的单元操作。
溶质: 气体混合物中能溶解的组分称为溶质，以A表示；惰性组分: 不溶或微溶组分称为惰性组分或载体，以B表示；溶剂: 吸收过程所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；吸收液: 所得的溶液称为吸收液。
二、吸收在石油化工中的应用(1)回收有用组分(2)制取液态产品(3)净化气体（废气治理）三、吸收的工艺流程四、吸收分类按溶质和溶剂之间是否发生明显的化学反应吸收按溶于溶剂的组分数吸收按吸收过程是否发生明显的温度变化吸收五、吸收剂的选择1．溶解度大；2．选择性好；3．挥发度低；4．粘度低；5．无毒、无腐蚀；6．吸收剂应尽可能不易燃、不易发泡、价廉易得、稳定。
第二节吸收过程的相平衡关系一、气体在液体中的溶解度在一定的温度与压力下、使气体混合物与一定量的溶剂接触，气相中的溶质便向液相中的溶质转移，直至液相中溶质达到饱和为止，这时，我们称之为达到了相平衡状态。
达到了相平衡状态时气相中溶质的分压，成平衡分压；液相中溶质的浓度称为平衡浓度（或溶解度）。
大量实验表明，溶解度和气相中溶质的分压有关。
从图上可以看出：分压高，溶解度大温度高，溶解度小吸收操作应在低温高压下进行，脱吸应在高温、低压下进行二、亨利定律1．亨利定律在一定的温度下，当总压不很高（<500kpa）时，稀溶液上方溶质的平衡分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正比，其表达式如下式中------溶质在气相中的平衡分压,KN/m2；------溶质在液相中的摩尔分率；E------亨利系数,。
式(9-1)称为亨利(Henry)定律。
亨利系数E值由实验测定，常见物系的E值可由有关手册查出。
当物系一定时，亨利系数随温度而变化。
一般说来，值随温度升高而增大，这说明气体的溶解度随温度升高而减小，易溶气体值小，难溶气体的值大。
2．用溶解度系数表示的亨利定律若将亨利定律表示成溶质在液相中的摩尔浓度与其在气相中的平衡分压之间的关系，则可写成如下形式(9-2)式中C──液相中溶质的摩尔浓度,kmol/m3H──溶解度系数，溶液中溶质的摩尔浓度和摩尔分率及溶液的总摩尔浓度之间的关系为(9-3)把上式代入式(9-2)可得将上式与式(9-1)比较，可得(9-4)溶液的总摩尔浓度可用1m3溶液为基准来计算，即(9-5)式中──溶液的密度(kg／m3)──溶液的摩尔质量。
气体吸收的原理应用
气体吸收的原理应用1. 气体吸收的概述•气体吸收是一种常见的分离和纯化气体的方法。
•气体吸收的原理是通过气体分子在液体中的溶解来实现。
•气体吸收可以应用于多个工业领域，如环保、化工、制药等。
2. 气体吸收的原理•气体吸收的原理基于亨利定律，即气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。
•在气液界面，气体分子与液体分子发生相互作用，使气体分子从气相转移到液相。
•气体溶解度受到温度、压力和溶液性质的影响。
3. 气体吸收的应用3.1 环境保护•气体吸收在环境保护中起到重要作用。
•通过气体吸收可以去除大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等。
•采用适当的吸收剂，可以高效地将污染物吸收到液体中，减少对大气的污染。
3.2 化工工艺•在化工工艺中，气体吸收常用于纯化和分离气体。
•比如，酸碱气体可以通过吸收与液体中的酸碱反应来进行分离。
•气体吸收还可以用于去除废气中的有害物质，提高产品质量。
3.3 制药工业•在制药工业中，气体吸收常用于分离和纯化药品。
•比如，离子交换树脂可以通过吸收气体中的杂质来提高药品的纯度。
•气体吸收还可以用于去除反应过程中的副产物，提高产品的纯度和产率。
4. 气体吸收实验•进行气体吸收实验可以更好地理解气体吸收的原理和应用。
•实验材料包括气体源、吸收器、溶液和测量设备。
•实验步骤包括设定好实验条件、将气体通入吸收器、记录吸收效果等。
•实验结果可以通过计算和观察来获得。
5. 气体吸收设备•在实际应用中，气体吸收需要使用到特定的设备。
•常见的气体吸收设备有吸收塔、填料塔和液罐等。
•这些设备可以提供较大的气液接触面积，实现高效的气体吸收效果。
6. 气体吸收的优势和限制•气体吸收具有高效、灵活、节能等优势。
•然而，气体吸收也存在一些限制，如需要消耗大量的溶液、设备投资较大等。
7. 结论•气体吸收作为一种常见的气体分离和纯化方法，具有广泛的应用领域。
•进一步研究和应用气体吸收技术，有助于提高环境保护、化工工艺和制药工业的效率和效果。
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第一节 概述 第二节 气液相平衡 第三节 分子扩散 第四节 对流传质 第五节 在填料塔低浓度气体吸收过程的计算 第六节 气体解吸 第七节 高浓度气体吸收
§5.1 概述
一. 传质分离过程简介 二. 吸收与传质 三. 物理吸收和化学吸收 四. 吸收与解吸 五. 溶剂的选择
一. 传质分离过程简介 1、传质分离过程的研究对象
• 示意图如右侧图一所示 • 过程 1) NH3易溶解于水中，
其浓度为C0，而air难溶于水， 液，而air几乎不溶于水中；
液面处浓度C<主体浓度C0，故NH3由 气相主体向气液界面转移；2)界面处
液相中NH3浓度CL >液相主体浓度CL0 ， 故在液相中从界面向深处移动； 3)
随着吸收的进行，气相中NH3浓度减 少，液相中NH3浓度增加，推动力C 减少；4)当气液相达到平衡时， C ＝0， NH3的转移速率＝0。
液，而air几乎不溶于水中。
§5.1 概述
2、吸收
定义：气体溶解于液体的过程， 称之为～。
气体吸收在工业及环保中的应 用
• 回收产品：用洗油（焦化厂 副产品，数十种C、H化合物 的混合物）吸收焦炉煤气中 的苯、甲苯、二甲苯。※有 机合成八大基础原料：三苯、 三稀（ 1,3-丁二稀、乙稀、 丙稀）、一萘一炔。
段形成两相接触。
方向。
§5.1 概述
二. 吸收与传质
1、引子
均相混合物分离特点： 主要 依靠物质的分子、涡流传递特 性来实现混合物中各组分的分 离。
气体混合物分离特点：总是根 据混合物中各组分间某种物理 化学性质差异而进行的。
异 ；
在一般化工生产中主要应用平 衡分离过程。
3、根据生产目的来分类
化工生产中遇到的混合物多 种多样的，它们可以是g、l、 s，可以均相，可以非均相， 其中各组分的性质可以相差 很大，也可以是十分相似， 各组分的含量可以相差很大， 也可以相差不大（处一个量 级）分离目的也不尽相同。
一般分为四类：
• 分离：将混合物中各组分完 全分开，得到各个纯组分或 若干种产品。 eg：air----N2 、 O2 、各种稀有气体； 原油----汽油、煤油、柴油etc。
§5.1 概述
• 提取和回收：从混合物中提
• 浓缩：将含有组分少的稀溶
取某种或某几种有用的组分。
液增浓，称为～。eg：在医
eg：从矿石中提取有用金属；
药上中成药的提取，可以通
从工厂排放的废料中，回收
过膜过程对此进行浓缩。
有价值的物质，除去污染环
境的物质；另外在医药上中 成药的提取etc。
• 纯化：除去混合物中少量杂 质。eg：合成氨原料气中含 有CO、 CO2 等有害气体，易 使cat.中毒，现一般采用铜氨 液洗涤法、深冷分离法和甲
§5.1 概述
气体吸收过程的特点
• 需加入另一物质，使该物质与 原均相混合物接触构成并存的 两相；
• 判断是否发生组分的相际转移？ 可以假想：每一相中各组分的 浓度都均匀一致，若转移的组 分在两相中的浓度偏离平衡态 越远，则该组分的转移速率越 大；
• 当转移的组分在两相中呈平衡 态，则该组分的转移速率为零。
• 精馏---主要依据沸点差异，eg： 空分得到N2和 O2 ；
• 吸附分离------主要依靠筛分 作用，尺寸差异 ；也有络合 作用，eg：Cu＋－CO；
• 吸收------主要依靠混合物中 各组分在某种溶剂中的溶解 度的不同得到分离目的。
eg：用水吸收混合气体中的 NH3能使NH3、air加以分离， 并回收NH3 ，其原因为：它 们在水中的溶解度差异很大， 将它们通入水中， NH3很容 易溶解于水中，形成氨水溶
• 另外，对干燥和浸取等一类 过程也列入传质分离过程。 如：湿物料的干燥，也是依 靠水分传递到气相来达到分 离目的。
§5.1 概述
2、传质分离过程的分类
平衡分离过程：根据混合物中 诸组分在两相间的平衡分配不 同来实现混合物的分离，这类 方法称为～。例如：蒸馏、吸 收、萃取、吸附、干燥 etc。
速率分离过程：根据混合物中 各组分在某种力场的作用下扩 散速度不同的性质来实现混合 物的分离，这类方法称为～。 例如：气体扩散、电泳、喷嘴 扩散 etc。
• 混合物的分离是化工类生产 中的重要过程。
• 混合物的分类：
a）非均相混合物，其分离主要 依靠力学的，即质点运动与 流体力学原理进行分离，已 在第三章中进行了讨论；
b）均相混合物，其分离特点主 要依靠物质的传递（分子传 递和涡流传递）特性来实现 混合物中各组分的分离。
• 对b）均相混合物的分离称为 传质分离过程
• 气体净化：合成氨原料气中 含有CO、CO2 、CO2 S、H2 S 等有害气体，易使cat.中毒。
对微量CO、CO2现一般采用铜 氨液洗涤法、深冷分离法和 甲烷化法，但净化度和能耗 高，目前正开发络合变压吸 附（PSA）的技术是‘无热源 技术’，是非常节能的发展 方向。
• 制备某种气体的溶液： HCl（g)＋ H2 O----HCl(L) 3 NO2＋ H2O==2HNO3＋ NO SO2----- SO3 ＋ H2O--- H2 SO4 一般采用92.5% H2 SO4吸收成 为98% -----105% H2 SO4 。
• 实际过程往往同时兼有净化 和回收双重目的。
§5.1 概述
3、传质
气体吸收是传质分离过程。
• 前面提到的传质分离过程中， 重点是要讲述平衡分离过程， 是组分在两相间的分配不同 （平衡）来实现分离。
• 气体吸收过程包含有组分从 一相到另一相的转移。
• 过程的推动力为：浓度差C
过程简介
以NH3和air用水吸收为例：
4、根据组分在两相间的分配差 大小来分：
• 相配很大：吸收、萃取、浸 取、干燥蒸馏、吸附etc。 其特点为：只须引一股流， 两相接触即可。
烷化法，这些方法在经济性、
• 相配不大：精馏、回流萃取
选择性等方面都在不同程度
分馏吸附etc。
上存在着缺点，吸附分离，
其特点为：须引两股流，分
特别是PSA方法是新的发展
相关术语介绍
• 溶质气体或吸收质：混合气体 中容易溶解的组份称为～，用 A表示，eg：NH3 ；
• 惰性成分或载体：混合气体 中很难溶解的组份称为～， 用B表示， eg：空气（air);