一般氣體在溶劑中的溶解度不高。利用適當的化學反應,可大幅度地提高溶劑對氣體的吸收能力。例如,二氧化碳在水中的溶解度甚低,但若以碳酸鉀水溶液吸收二氧化碳時,則在液相中發生碳酸鉀、二氧化碳和水生成碳酸氫鉀的化合反應從而使碳酸鉀水溶液具有較高的吸收二氧化碳的能力。同時,化學反應本身的高度選擇性必定賦予吸收操作以高度選擇性。可見,利用化學反應大大擴展了吸收操作的應用範圍,此種利用化學反應而實現吸收的操作稱為化學吸收。
作為化學吸收可被利用的化學反應一般應滿足以下條件。
(1)可逆性 如果該反應不可逆,溶劑將難以再生和循環使用。例如,用氫氧化鈉吸收二氧化碳時,因生成碳酸鈉而不易再生,勢必消耗大量氫氧化鈉。自然,若反應產物本身即為過程的產品時又另當別論。
(2)較高的反應速率 若所用的化學反應其速度較慢,則應研究加入適當的催化劑以加快反應速率。
工業吸收操作多數是化學吸收,這是因為化學吸收有以下優點。
(1)化學反應提高了吸收的選擇性;
(2)加快吸收速率,從而減小設備容積;
(3)反應增加了溶質在液相的溶解度,減少吸收劑用量;
(4)反應降低了溶質在氣相中的平衡分壓,可較徹底地除去氣相中很少量的有害氣體。例如,為清洗氯乙烯氣體中的HCl,先用水進行吸收,然後用鹼液為吸收劑以除去氯乙烯中殘留的少量HCl氣體。
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