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酸雾的行为

2021-10-11丁华

硫酸工业 2021年6期

丁 华

(兴化宏伟科技有限公司,江苏泰州225715)

酸雾是气体中硫酸小液滴的集合,空间冷凝形成粒径分布。空间冷凝与表面冷凝是质的差异,既处于冷凝的两个极端,又可在成酸过程中同时显现[1]。空间冷凝是可以避免的。空间冷凝的终极是表面冷凝,但并不意味着空间冷凝没有发生。

1 表面张力

在气液相界面,液体表面分子与内部分子的处境不同。处在液体内部的分子,周围分子对它的吸引力是相等的,且彼此相互抵消,所受的合力等于零。而表面分子则不同,液体内部分子对它的引力大于相界面外气体分子对它的吸引力,所受的合力不等于零。表面分子受到向内的拉力,使液体表面具有自动缩小的趋势,从而形成表面张力。

表面张力与物质的性质相关,也是物性之一。液体分子间作用力越大,表面张力越大。由于氢键的存在,水分子间作用力很大,所以水的表面张力较大。硫酸的表面张力也不小,在20 ℃下,w(H2SO4)95%硫酸表面张力是水的80%左右。硫酸温度提高,表面张力略有减小,但减小的速率比水要慢得多。随着硫酸浓度增大,表面张力逐渐减小。对于浓硫酸而言,表面张力可用式(1)计算:

式中:σ——表面张力,N/m;

t——硫酸温度,℃;

w——硫酸质量分数,%。

2 过饱和度

热力学数据中,饱和蒸气压指平面下大量液体的气液平衡压强。而对于微小液滴,其饱和蒸气压与液滴大小有关。根据拉普拉斯方程,液滴内部的压力大于表面外部的压力,粒径越小压差越大。对于半径为r的球体,相界面压差与表面张力成正比:

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