反应动力学基础

这是一篇关于环境工程原理：反应动力学基础的思维导图，主要内容有反应器和反应操作、反应的计量关系、反应动力学。

反应动力学基础

• 反应器和反应操作
  • 1、反应操作：利用化学或生物反应进行工业生产或污染物处理时，需要通过反应条件等的控制，使反应向有利方向进行。
  • 2、反应器：进行化学或生物反应的容器的总称
  • 3、反应操作的类型
    • 间歇操作
      • 没有物料的输入与输出
      • 非稳态过程
      • 操作灵活，小批量生产，但设备利用率低，不易自动控制
    • 连续操作
      • 物料连续输入与连续输出
      • 稳态过程
      • 便于自动化，效率高，但不够灵活，设备投资高
    • 半间隙操作/半连续操作
  • 4、几个工程概念
    • 反应持续时间：反应时间，主要用于间歇反应器，指达到一定反应程度所需的时间
    • 停留时间/平均停留时间：实际反应器中，各物料微元的停留时间不尽相同，存在每一个分布，即停留时间分布。
    • 空间时间：反应器有效体积和物料体积流量之比值。
  • 反应器的结构分类
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  • 反应器的设计
    • 选择合适的反应器形式
    • 确定最佳的操作条件
    • 计算打到规定的目标所需要的反应体积，确定反应器的主要尺寸并进行评价
  • 反应器的类型
• 反应的计量关系
  • 反应式与计量方程
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    • 计量方程：描述各反应物、生成物在反应过程中的量的关系。
      • 等分子反应
      • 非等分子反应
      • 膨胀因子：每消耗1mol的某反应物所引起的反应系统总物质的量的变化量。 
  • 反应的分类
    • 一、根据独立的计量方程的个数分类
      • 简单反应（单一反应）
      • 复杂反应（复杂反应）
    • 二、根据反应系统中反应物的相态及其数量分类
      • 均相反应
      • 非均相反应
  • 反应进度与转化率
    • 反应进度的定义
    • 转化率
      • 间歇反应器的转化率
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      • 连续反应器的转化率
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• 反应动力学
  • 反应速率的定义及表示方法
    • 一般定义：单位时间单位体积反应层中某组分的反应量或生成量
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    • 气固相反应速率表示方法：
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    • 气液相反应速率表示方法：
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    • 反应速率与反应程度和转化率的关系
      • 反应速率和反应进度的关系
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          • 各组分反应速率不尽相同
          • 同一组分的反应速率和计量方程的书写形式无关
          • 反应的反应速率随计量方程的书写形式变化而变化
      • 反应速率与浓度的关系
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      • 反应速率与转化率的关系
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  • 反应速率方程
    • 反应速率与反应级数
      • 反应级数只表明反应速率对浓度变化的敏感程度
      • 反应级数是实验经验值，只有基元反应才与计量系数相等
      • 反应级数可以是整数，也可以是分数、负数。
    • 反应速率常数
      • 对于化学反应，k的大小与温度和催化剂等有关，和反应物浓度无关
      • 对于生物化学和微生物：温度、酶、基质浓度
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  • 均相反应动力学
    • 零级反应
      • 反应速率方程：积分形式：半衰期：
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      • 反应速率与反应物无关
      • 在生物化学以及微生物反应中，当基质浓度足够高的时候往往属于零级反应
    • 一级反应
      • 反应速率方程：积分形式：
        • 半衰期：
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    • 二级反应
      • 反应速率方程：积分形式：半衰期：
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      • 反应物浓度的倒数与反应时间成直线关系，直线的斜率为k
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