第三章水处理反应器理论.ppt
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1、第三章 水处理反应器理论,31 几种常见的反应 3.1.1 反应速率与反应级数 1.反应速率 单位时间、单位体积内某物质量的变化,单位为molm-3s-1。表示为: (31) 式中的可以和V组合成A的浓度,因此 (32),当A代表反应物时,反应速率 应为负值; 当A代表产物时,则应为正值,如图31所示。,2.反应级数 对于反应 (33) 产物P的反应速率可以表示为: (34) 则P为A的a级,B的b级,合为a+b级。 反应物可以分别表示为: (35) (36) 需注意的是:(1)浓度均为反应物;(2)系数不一定等于A、B前的系数;(3)如不存在如此关系,叫无反应级数的提法。,3基元反应 构成化
2、学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应。绝大多数的基元反应,其反应级数与化学计量系数完全相等,例如: 引发 (37) 传递 (38) 传递 (39) (310) (311),3.1. 2 单一组分的零级反应 如果已知单一组分的反应为零级反应,则 (312) 边界条件:t=0 cA=cA0 t=t cA=cA ,故 (313) (314) 零级反应浓度随时间的变化见图3-2。,3.1.3 单一组分的一级反应 如果反应 为一级反应,则 (315) (316) (317) (318) 由于, 为P的浓度,由式(316) 得 (319),一级反应的浓度随时间的变化见图3-3。 对方程(318)进行变
3、换可得 (320),用式(3-20)作图,见图3-4,根据其坡度可求k。 一级反应的反应物的半衰期可按3-5求得。 (321),3.1.4 两种反应物的二级反应 如果已知下列两种反应物的反应 是一个二级反应,A及B的初始浓度分别为及,则的表达式按以下方法求得。 1. 当 时, t=0 cA=cA0 cB=cB0 cP=0 t=t cA=cA0-x cB=cB0-x cP=x (322),(323) 根据3-23式作图,见图3-6,可求得二级反应的速率常数。 利用此图求常数k。,2 当 时 (3-24) 在(0,t)内积分得: (3-25) 半衰期: 对于二级反 应: 所需时间 所需时间 故二级
4、反应,衰减越来越慢,3.1.5 平行反应 (326) (327) (328) (329),(330) 同理 (331),3.1.6 可逆反应 边界条件:t=0 t=t,进行积分得: (332) 当 (333),3.3 串连反应 条件: 边界条件:t=0 t=t (334), (335) (336),32 物料衡算与质量传递,3.2.1 物料衡算方程 设在反应器内某一指定部位,任选某一物组分i,可写出如下物料平衡式: 单位时间变化量=单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量 (338) 当变化量为零时,称为稳态,即: 单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量0,3.2.2质量传递 传
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