第六章 液固反应动力学VIP专享VIP免费

1第六章液固反应动力学§6.1特点§6.2处理方法§6.3外扩散传质§6.4内扩散传质§6.5动力学区内进行的反应§6.6浸出动力学研究方法§6.7液固反应的界面现象§6.8电极反应动力学§6.9金属、硫化物和氧化矿浸出2§6.1特点1用气-固反应规律(不同点：由于液体粘滞力，使对流传质可能性减小)2一般为不可逆反应，内扩散阻力较大。§6.2处理方法1气-固反应规律2（薄膜理论）相间传质理论DkkCkNk1D—扩散系数—“”推动力,传质系数—传质阻力气相扩散0)(1液相扩散外扩散)(2固相扩散内扩散主体lCBAAABgls有气相参加的浸出过程3§6.3外扩散传质6.3.1．l–s反应（假设化学反应步骤快，）关键是求出δ1=？旋转圆盘流体动力学→多相动力学→旋转电极（电极过程动力学）建立在薄膜理论之上，即电极表面存在一层滞留膜，传质阻力集中在滞留膜层，且粘度，D扩散系数10101CDCkJJ外0sC16.16131D2146.3.2使用范围211）ω很小时，R（圆盘半径）2）ω很大时，（5410~10Re）强制对流，薄膜被破坏，就不再适用。6.3.3基本特征（用来判别外扩散）1）搅拌对反应速度有影响；2）过程速度与反应物的浓度成线性关系010CCDJ（a.液相足够大，b.反应时间足够短，从而C0几乎不变）3）如果固-液相对速度为常数时，δ=常数，16.16131D；4）表观活化能小，E=8-16molKJ/。5§6.4内扩散传质6.4.1反应)()()()(ldDscClbBsaA如，)()()()(423324lWONasCaCOlCONasCaWO多孔气-固反应方法处理孔隙率：反产sSVVacz.产反反产反反产产MMacMMac..sV—摩尔体积M—摩尔质量z<1，疏松多孔（例有脉石成分）；z>1，致密（例硫化矿）；z<<1，无内阻力。6sdtdGdtd.0DCJSJdtdG.产产022DC2102tCD产tDCSSG产产产02.6.4.2．过程模型δ—扩散层厚度，即是产物层厚度(由于厚度增大速度与产物的增大速度成正比)两式联合，积分得：求出，001/=2DCJDCt产产7210tCDJ210CJ6.4.３．特征：1）保持反应物产物浓度恒定，浸出速度不断下降。2）3）活化能低E=8~20KJ/mol86.4.４．内外扩散传质比较外扩散内扩散１）搅拌有影响无２）C00CJ210CJ３）恒定搅拌J与t无关21tJ9§6.5动力学区内进行的反应动力学区：反应速度不受扩散控制两种控制机理：１.化学反应控制２.吸附控制特征：１．它与搅拌条件无关；２．表面积不变，反应物和产物的浓度不变时，过程速度和过程持续时间的长短无关；３．反应速度受温度影响大，活化能４０～３００KJ/mol。10§6.6浸出动力学研究方法6.6.1实验方法１）粉末法：适用于细小物料。２）旋转圆盘法：机理研究、测参数经常１）２）联用：先用２）→基础研究；再用１）→工艺过程。6.6.2数据处理：1）动力学方程：化学反应速率方程，传质微分方程，菲克第一定律。2）表观活化能和表观反应级数11、表观活化能阿累尼乌斯公式或—反应速度常数，C为常数，表观活化能。取两个不同温度,从实验求出求出或由一系列不同温度k值对1/T作图，由斜率求出活化能。反应级数：CRTEkaln)exp(RTEAkakaE12,TT12,kk)11(ln1221TTREkkaaEnAAkCdtdCACnklglglg12方法一：由对作图求出n=?的求法:从浓度–时间曲线求t1,t2,t3时切线,斜率为1,2,3AClglgtAC2t1t13方法二：只求t→0时（即反应开始时）的速率0,10)(,20)(……对10)(AC,20)(AC……作图，求出n优点：CA0为已知，不必测定。反应刚开始，可避免副反应出现。0值较大，测量相对误差较小。146.6.3注意点：１）反应物的初始浓度可能改变反应机理（反应控制步骤）n>1,C0↗,可能由化学反应控制向传质步骤控制转质；n<1,C0↗,传质→化学反应。２）搅拌速度大，消除传质阻力。如难达到足够的传质速度，可用旋转圆盘；３）测出的是表观反应级数，表观活化能；４）模型只适用于单一颗粒。15§6.7液–固反应的界面现象界面优先腐蚀现象：应力腐蚀、接触腐蚀、晶间腐蚀晶面扰动促进传质。16§6.8电极反应动力学(简化版）金属提取可通过电解提取（electrowinning），或提纯（electrolyticrefini...