KA?KW??p?????1?????4.8?10?5??20?0.375??0.10.9?1.05?10?4cm/s
假设当膜两侧压力为30MPa时，截留率为β1 此时，膜两侧的渗透压差为???所以?1?KW??p????KW??p?????KA?8.314?293?2?0.0855??1?0.42?1
10004.8?10?5??30?0.42?1??5?44.8?10??30?0.42?1??1.05?10
可求得?1?93.1%
10.13 用微滤膜处理某悬浮液，0.1MPa下，滤膜的清水通量为150L/(m2 h)，已知悬浮颗粒为0.1μm的球形微粒，当滤饼层的厚度为6μm，空隙率为0.2时，滤膜的通量为40 L/(m2 h)，求此时的过滤压差。
?p0.1?106?3600??2.4?1012m-1 解：微滤膜的阻力为Rm??3?3NW?150?10?1.0?10滤饼的比阻力为rc?1????180?dp2?32?180??1?0.2?22?0.1?10?6??0.23?1.44?1018m-2
滤饼的阻力为Rc?rclc?1.44?1018?6?10?6?8.64?1012m-1 所以题中所求条件下的过滤压差为
40?10?3?p?NW??Rm?Rc???1.0?10?3??2.4?8.64??1012?0.123?106Pa?0.123MPa3600
10.14采用电渗析的方法除盐，已知料液的NaCl浓度为0.3mol/L，实验测得
Dbl传质系数为??7.8?10?2blm/s，膜中Cl-离子的迁移数为0.52，边界层中Cl-离子迁移
数为0.31，求该电渗析过程的极限电流密度。
解：由式（10.3.43）得极限电流密度：
ilimZDblfcb1?7.8?10?2?26.8?0.3?103???2.99?103A/m2 ?bl?tm?tbl?0.52?0.31 31
第十一章 反应动力学基础
11.1根据间歇操作、半间歇操作及连续操作的特点，画出在下列反应器中或反应器出口处反应物A的浓度随时间（或位置）的变化曲线。
B(cB0)B (CB0)AAcA0CA0AcCAAa. 间歇反应器(a)（t=0,CA=CA0）b. 半间歇反应器c. 槽式连续反应器(b)(c)（t=0,CA=CA0,CB=0）cCA0A0cCAA(d)CA随位置的变化）d. 管式连续反应器（给出cCA0A0AcA1CA1AcCA3A2AcCAA(e)CA1 ,CA2,CA3随时间的变化）e. 三级串联槽式连续反应器（给出
图11-1 习题11.1图示
(a)间歇反应器(t=0,cA=cA0)；(b)半间歇反应器(t=0,cA=cA0,cB=0)； (c)槽式连续反应器；(d)管式连续反应器（给出cA随位置的变化）；(e)三级串联槽式连续反应器（给出 cA1，cA2，cA3随时间的变化）
解：
ccAtccAccAtt
(a) (b) (c)
32
ccAccA1cA2cA3xt
(d) (e)
图11-2 习题11.1图中各类反应器中A的浓度随时间的变化曲线
11.2 对于按反应式(1)和(2)进行的平行串联反应，设反应开始时系统中的总摩尔数为n0，A、B、Q、P的摩尔数分别为：nA0、nB0、nQ0、nP0，A和B的摩尔分数分别为zA0和zB0。试给出t时刻时A和B的摩尔分数zA和zB以及A在反应(1)和(2)的转化率xA1和xA2之间的关系。
A+B=Q
(1) (2)
A+2Q=P
解：对于反应式（1）（2）有
nA?nA0(1?xA1?xA2) nB?nB0?nA0xA1 nP?nP0?nA2xA2 nQ?nQ0?nAxA1?2nA0xA2
nt?n0??A1nA0xA1??A2nA0xA2
其中：
?A1??A21?(1?1)??1 11?(1?2)???2
1所以，t时刻时A和B的摩尔分数为
zA?zA0(1?xA1?xA2)
1?zA0xA1?2zA0xA2zB0?zA0xA1
1?zA0xA1?2zA0xA233
zB?
11.3 气态NH3在常温高压条件下的催化分解反应2NH3=N2+3H2可用于处理含NH3废气。 现有一NH3和CH4含量分别为95％ 和5％的气体，通过NH3催化分解反应器后气体中NH3的含量减少为3％，试计算NH3的转化率和反应器出口处N2、H2和CH4的摩尔分数。（CH4为惰性组分，不参与反应）
解：在气相反应中，NH3分解膨胀因子为
1?3?2?1 2?NH?3将已知数据zNH3,0?0.95；zNH3?0.03代入式11.2.28可得：
xA?zA0?zA0.95?0.03??0.94
zA0(1??AzA)0.95(1?1?0.03)根据题意：zN2,0?0，zH2,0?0，zCH4,0?0.05，由表11.2-1可得：
1zNH3,0xNH3zNH3,0xNH3/20.95?0.94/22????0.236
1??NH3zNH30xNH31??NH3zNH30xNH31?1?0.95?0.94zN2,0?3zNH3,0xNH33zNH3,0xNH3/23?0.95?0.94/22????0.708
1??NH3zNH30xNH31??NH3zNH3,0xNH31?1?0.95?0.94zH2,0?zN2zH2zCH4?zCH4,01??NH3zNH3,0xNH3?
0.05?0.026
1?1?0.95?0.9411.4 对于习题11.3的反应，设反应器出口处的压力为0.1013MPa（1大气压）、温度为723.15K(450℃)，试求出各组分在反应器出口处的浓度。
解：根据理想气体状态方程，有
cj?njV?PjRT?PzjRT
将R＝8.314 Pam3/(mol K)，P＝0.1013 MPa，T＝723.15 K代入，可得
cj＝16.85 zj mol/m3
由题目可知，zN2＝0.236，zH2＝0.708，zCH4＝0.026 所以各组分在出口处的浓度为
34
cN2＝3.98 mol/m3；cH2＝11.93 mol/m3； cCH4＝0.438 mol/m3；cNH3＝0.506 mol/m3
11.5 在连续反应器内进行的恒容平行反应(1)和(2)，当原料中（反应器进口）的A、B浓度均为3000mol/m3时，出口反应液中的A、R的浓度分别为250mol/m3和2000mol/m3。试计算反应器出口处的A的转化率以及B和S的浓度（原料中不含R和S）。
A+B=R
(1) (2)
2A=R+S
解：在反应式（1）和（2）中，设A的转化率分别为xA1和xA2则有
cA?cA0(1?xA1?xA2) cR?cR0?cA0xA1?cA0xA2/2
将题中数据cA0＝3000 mol/m3；cA＝250 mol/m3；cR0＝0 mol/m3；cR＝2000 mol/m3代入，求解方程可得
xA1＝0.417；xA2＝0.5
所以反应器出口处A的转化率为
xA＝xA1＋xA2＝0.417＋0.5＝0.917
B的浓度为 cB＝cB0－cA0xA1＝1749 mol/m3 S的浓度为 cS＝cS0+cS0xA2/2＝750 mol/m3
11.6 对于等温恒压气相反应?AA??BB??PP，已知该反应的膨胀因子为δA，反应开始时各组分的分压分别为pA0，pB0，pP0和pM0，A的摩尔分数为zA0。反应系统中含有惰性组分M。试求出反应体系中各组分的分压与A的转化率xA的关系。
解：对于等温恒压气相反应，设反应开始时总摩尔数为n0则有 反应体系总压强为
p0?pA0 zA0转化率为xA时的总摩尔数为
35