해설 보기
정답흡착(adsorption)은 기체 성분이 고체 표면에 붙는 기-고 계면 조작이므로 기상→액상 물질전달이 아닙니다.
핵심 개념
기-액 계면 물질전달 조작의 분류
상계면(interface)을 사이에 둔 물질전달 조작은 어떤 상(phase)과 어떤 상이 접촉하는지로 분류합니다. 기체-액체 접촉 조작에는 흡수(absorption), 증류(distillation), 가습·탈습(humidification·dehumidification), 추출탑 등이 있고, 기체-고체 접촉 조작에는 흡착(adsorption)과 건조가 대표적입니다. 특히 '기상에서 액상으로' 성분이 이동하는 조작인지 물으면, 받아주는 쪽(수용상)이 액체인지 고체인지를 먼저 확인해야 합니다. 흡착은 기체 성분이 활성탄·실리카겔 같은 고체 표면에 붙는 조작이므로 기-고 계면 조작이라는 점이 핵심입니다.
선지별 해설
①흡착은 기체(또는 액체) 중의 용질이 다공성 고체 흡착제의 표면에 붙는 조작으로, 수용상이 액체가 아니라 고체입니다. 기-고 계면 조작이므로 기상→액상 물질전달에 해당하지 않습니다.
②흡수는 기체 혼합물 중 특정 성분을 액체 용매가 녹여 받아들이는 조작으로, 성분이 기상에서 액상으로 이동하는 가장 전형적인 기-액 계면 물질전달입니다.
③탈습은 습한 기체 중의 수증기를 냉각·접촉시켜 액체 물로 옮기는 조작입니다. 수분이 기상에서 액상으로 이동하므로 기-액 계면 물질전달에 해당합니다.
④증류는 탑 내에서 증기와 환류액이 각 단에서 접촉하며, 저비점 성분은 액→기로, 고비점 성분은 기→액으로 이동합니다. 기상에서 액상으로의 전달을 포함하는 기-액 조작입니다.
해설 보기
정답충전물은 유동 압력강하가 '작아야' 하므로, 압력강하를 크게 해야 한다는 설명은 틀렸습니다.
핵심 개념
흡수탑 충전물(packing)의 요구 조건
충전탑의 충전물은 기체와 액체가 넓은 면적에서 오래 접촉하도록 돕되, 흐름을 방해하지 않아야 합니다. 요구 조건은 ① 단위 부피당 표면적(비표면적)이 커서 기-액 접촉면적이 클 것, ② 공극률이 커서 기체의 압력강하가 작을 것, ③ 처리 유체와 반응하지 않는 화학적으로 불활성인 재질일 것, ④ 액체가 고이거나 편류(channeling)·홍수(flooding)를 일으키지 않고 두 흐름에 적절한 통로를 줄 것, ⑤ 값이 싸고 기계적 강도가 있으며 가벼울 것 등입니다. 즉 압력강하는 작을수록 좋고, 이것이 송풍 동력비를 좌우합니다.