液体の溶存酸素と大気の酸素濃度との関係

質問

ある気液面(一般の大気と水）において、
大気から溶け込む酸素の量と液体から出て行く酸素の量を算出し
平衡点を探したいのですが、計算式がわからなくて困っています。
パラメータとして液体の溶存酸素濃度と大気の酸素濃度、
温度、圧力等を設定することで平衡式が算出できるのかと考えているのですが、
どなたかご尽力いただけないでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

okormazd

>経時的に算出したい（溶解速度を求めたい）
どういう条件で求めたいのかわかりませんが、
1.
気側の分圧が一定で、液側が移動して吸収装置から一定の流速で出て行くような場合なら、定常状態として求められるだろう。
2.
液側が滞留しているような場合の経時変化は、理論的には、指数関数的に減少するのだろう。
いずれにしても、いろいろなデータ物質移動係数とか拡散係数とかが無ければ、具体的な計算はできない。
「化学工学便覧」など参照してみたらいかがかと。
たとえば、
1.なら、
吸収速度=物質移動係数×濃度差
濃度差：気側分圧と平衡な濃度-液全体の濃度
気側分圧と平衡な濃度：ヘンリーの法則で求めるか、
など、
のような計算です。

お礼

度々のご回答ありがとうございます。

検討しているのは１の例に当てはまります(系のイメージを添付します。)ので、ご提示いただけました式から検討してみます。
物質移動係数というものがあるのですね、とても勉強になりました。調べてみます。

色々と考えてみても全く打開策がなかったため
本当に助かりました。ありがとうございます。

回答No.1

okormazd

すでに、溶解度の小さい気体の溶解度は、ヘンリーの法則としてよく知られています。
ヘンリーの法則は、「一定温度では、気体の溶解度Cは気体の分圧pに比例する。」というものです。比例定数をヘンリー定数Hといいます。
C=Hp
と書いたり、
P=HC
と書いたりします。
どちらで表されたヘンリー定数なのか、注意してください。
また、分圧や、濃度の表し方によってもHの値は変わってきます。
あるいは、用いる記号も変わります。
また、温度によるHの変化も主要な気体については知られています。当然、酸素のデータもあります。
下記など参照してください。

http://ebw.eng-book.com/pdfs/d8bd6ba93cb08826d6ea06b9364038df.pdf

お礼

ご回答ありがとうございます。

非常に参考になる資料をご提示いただけて助かります。
上記のヘンリー定数は、溶媒にどれだけ溶解するかを算出するものですよね？
説明不足で申し訳ありませんでしたが、
気液面での酸素の溶解・蒸発量を経時的に算出したい（溶解速度を求めたい）のですが、そういった事は難しいのでしょうか？