反应动力学基础思维导图

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2023-11-22

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反应动力学

学科知识

反应器

反应器，反应操作，计量关系等内容讲解

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思维导图大纲

反应器和反应操作

反应操作：利用化学或生物反应进行污染物处理或环境修复时，需要通过反应条件等的控制，使反应向有利的方向进行。为达到这种目的的而采取的一系列工程措施称为反应操作

反应器：是进行化学或生物反应等的容器的总称

反应器的操作形式：1.间歇操作：特点：既没有物料的输入，也没有输出；特征：非稳态过程，反应器内的组分组成和浓度随时间变化而变化。2.连续操作：特点：物料连续输入和输出，稳态过程，组分组成和浓度不随时间变化。3.半间歇操作也称半连续操作：反应前后物料中的一种或一种以上为连续输入或输出，而其他物料分批加入或取出的操作。4.几个工程概念：11.1.1、（11.1.2）

反应器内物料的流动与混合状态：完全混合流和推流

反应器的类型

反应的计量关系

反应器与计量方程：1.膨胀因子：每消耗1摩尔的某反应物所引起的反应系统总物质的量的变化量称为改反应物的膨胀因子。（11.2.4）（11.2.5）2.反应分类：简单反应和复杂反应。3.反应进度与转化率：反应进度（11.2.18）也可用单位反应体积的反应进度（11.2.19）；间歇反应器的转化率（11.2.22），连续反应器的转化率（11.2.23）；转化率与质量分数的关系（11.2.24）与摩尔分数的关系（11.2.29）。转化率与浓度的关系：恒荣反应（11.2.32），恒温恒压反应（11.2.36）。

反应动力学

反应速率的定义及表示方法：反应速率的一般定义：单位时间单位体积反应层中该组分的反应量或生成量（11.3.1），在反应物的反应速率前冠以负号，一是为了避免反应速率出现负值，二是为了表明反应物的量是随时间减少的。

反应速率的表示方法：1.以反应进度表示（11.3.4），应特别注意，各组分的反应速率与计量式的书写方式无关，但反应的反应速率随计量式的书写方式不同而不同。2.以浓度表示（11.3.6）3.以转化率表示（11.3.8），对于恒容反应（11.3.9）4.以半衰期表示：用反应物浓度减少到初始浓度的一半时所需要的时间，即半衰期来表达反应速率。半衰期越长，表明反应速率越慢。

反应速率方程

反应速率方程与反应级数——11.3.12；反应速率常数：阿伦尼乌斯方程（11.3.17）

均相反应动力学

不可逆单一反应：零级和一级反应速率方程及半衰期；可逆单一反应：反应速率方程。3.平行反应（11.3.48）串联反应：简答：自然界（土壤、底泥和天然水体）和污水生物处理系统中的氨的生物硝化反应是一种典型的串联反应。氨首先在氨氧化菌（亚硝酸菌）的作用下生成亚硝酸根，亚硝酸根又在亚硝酸氧化菌（硝酸菌）的作用下氧化为硝酸根。 ;一般情况下氨氧化成亚硝酸根的反应速率较慢，而亚硝酸根氧化成硝酸根的反应速率较快，故亚硝酸根不易积累。但当亚硝酸氧化菌的数量较少或活性较低时，也会出现亚硝酸根积累的现象。

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