1084、对于吸收来说,当其他条件一定时,溶液出口浓度越低,则下列说法正确的是[ ]。

这是一道关于化工原理中**气体吸收过程**的经典题目。我们需要分析吸收剂用量、溶液出口浓度与吸收推动力之间的关系。 ### 1. 核心概念解析 * **物料衡算关系**： 在逆流吸收塔中，根据全塔物料衡算： $$ L(X_1 - X_2) = G(Y_1 - Y_2) $$ 其中： * $L$：吸收剂用量（液相流量） * $G$：惰性气体流量（气相流量） * $X_1$：溶液出口浓度（塔底液相组成） * $X_2$：吸收剂入口浓度（塔顶液相组成，通常为纯溶剂或低浓度，视为定值） * $Y_1$：气体入口浓度（塔底气相组成，视为定值） * $Y_2$：气体出口浓度（塔顶气相组成） 由公式变形可得溶液出口浓度 $X_1$ 的表达式： $$ X_1 = X_2 + \frac{G(Y_1 - Y_2)}{L} $$ * **吸收推动力**： 吸收过程的推动力通常指气相主体浓度 $Y$ 与平衡浓度 $Y^*$ 之差（$\Delta Y = Y - Y^*$），或者液相平衡浓度 $X^*$ 与液相主体浓度 $X$ 之差（$\Delta X = X^* - X$）。 * 对于给定的气相浓度 $Y$，液相浓度 $X$ 越低，对应的平衡气相浓度 $Y^*$ 就越低（根据亨利定律或平衡曲线），因此 $(Y - Y^*)$ 就越大，即**推动力越大**。 * 简单来说：**液相中溶质浓度越低，吸收能力越强，推动力越大。** ### 2. 逻辑推导 题目设定的条件是：**“溶液出口浓度 ($X_1$) 越低”**。 1. **分析吸收剂用量 ($L$) 的变化**： 根据物料衡算公式 $X_1 = X_2 + \frac{G(Y_1 - Y_2)}{L}$，在 $G, Y_1, Y_2, X_2$ 一定的情况下（即吸收任务固定，回收率固定）： * 要使 $X_1$ **减小**（分母上的项变小），分母 $L$ 必须**增大**。 * **结论1**：溶液出口浓度越低，意味着**吸收剂用量越大**。 * （反之，如果吸收剂用量小，溶质集中在少量液体中，出口浓度 $X_1$ 就会很高。） 2. **分析吸收推动力的变化**： * 当吸收剂用量 $L$ 增大时，塔内各截面上的液相浓度 $X$ 都会相应降低。 * 液相浓度 $X$ 降低，使得与之平衡的气相浓度 $Y^*$ 降低。 * 因为推动力 $\Delta Y = Y - Y^*$，当 $Y^*$ 减小时，$\Delta Y$ **增大**。 * 从操作线角度看：增加吸收剂用量 $L$，操作线斜率 $L/G$ 增大，操作线远离平衡线，平均传质推动力增大。 * **结论2**：吸收剂用量越大，**吸收推动力增加**。 ### 3. 选项逐一排查 * **A. 吸收剂用量越小,吸收推动力将减小** * 错误。题目前提是“溶液出口浓度越低”，这对应的是吸收剂用量**大**，而不是小。 * **B. 吸收剂用量越小,吸收推动力增加** * 错误。同上，前提对应的是用量大。且用量小会导致出口浓度高，推动力减小。 * **C. 吸收剂用量越大,吸收推动力将减小** * 错误。用量越大，液相浓度越低，距离平衡线越远，推动力应该是**增加**。 * **D. 吸收剂用量越大,吸收推动力增加** * 正确。 1. 溶液出口浓度低 $\rightarrow$ 说明用了大量的吸收剂稀释溶质 $\rightarrow$ **吸收剂用量大**。 2. 吸收剂用量大 $\rightarrow$ 操作线斜率大，远离平衡线 $\rightarrow$ **吸收推动力增加**。 ### 4. 最终结论 当其他条件一定时，若要求溶液出口浓度越低，必须增大吸收剂用量；而吸收剂用量的增大会使操作线远离平衡线，从而增大吸收推动力。 故正确答案为 **D**。