ガス吸収（読み）ガスきゅうしゅう（その他表記）gas absorption

改訂新版　世界大百科事典

ガス吸収 (ガスきゅうしゅう)
gas absorption

ガス分子がそれと接する液相または固相の内部に界面を越えて移動する現象をいう。気体が固体内に吸収される現象を吸蔵ということもある。また，相界面近傍に保持される現象を吸着といい，吸収とは区別する。

　ガス分子が液相中に移動する吸収現象を利用して，気体混合物中の成分の分離を行うことができる。化学工学では，この分離操作をガス吸収操作，または単にガス吸収という。ガス吸収には，ガス分子が液体中に溶解する物理吸収と液体中の反応成分と化学反応を生じる化学吸収または反応吸収とがある。たとえば，炭酸ガスが水に溶解する場合は前者の例であり，炭酸ガスが苛性ソーダ水溶液により吸収される場合は後者の例である。ガス吸収の逆の操作は放散desorptionまたはストリッピングstrippingである。ガス吸収は，気体の精製，大気汚染物質など気体中の不純物の除去手段として，また液体中に気体を導入して化学反応を起こさせる気液反応操作として工業的に広く用いられる。

　物理吸収の現象を速度論的に解析した理論として，二重境膜説，浸透説などがある。前者では，気液界面の両側に停滞した境膜を仮定し，溶質ガス分子はガス境膜および液境膜を定常的な拡散により移動すると考えている。後者では，界面の両側に停滞した相を仮定し，この相中の溶質ガス分子の非定常拡散を論じたものである。二重境膜説に基づく，溶質ガス成分の分圧pまたは濃度cの分布は図に示すようになる。この場合，単位界面積あたりの溶質の吸収速度Nは次式で与えられる。

　N＝k_g（p_g－p_i）＝k_l（c_i－c_l）

ここで，kは，拡散係数に比例し，境膜の厚みtに反比例する比例定数で，物質移動係数という。添字g，lおよびiはガス側，液側および界面を示す。すなわち，吸収速度は気相および液相における分圧差または濃度差に比例する。この分圧差または濃度差はガス吸収の推進力と考えることができる。二重境膜説に基づく物理吸収速度は液相中で化学反応を生じる反応吸収にも容易に拡張される。反応吸収における溶質ガス成分の吸収速度は

　N′＝k_lβ（c_i－c_l）

で与えられる。βは化学反応の吸収速度に及ぼす促進効果を表す係数で，この係数の最初の提案者八田四郎次の名にちなんで八田数または反応係数と呼ばれている。

　ガス吸収操作のために，種々の工業吸収装置が提案されている。吸収装置の性能を高めるには，装置単位容積あたりの気液接触面積および気液流のかく乱を大きくする必要がある。このため，液体を気体中に細かく分散する液分散型吸収装置と，気体を液体中に分散するガス分散型吸収装置とがある。前者には，充てん（塡）塔，濡壁塔，噴霧塔（スプレー塔），サイクロン・スクラッバーなどがある。後者には，気泡塔，泡鐘塔，多孔板塔などがある。たとえば，充てん塔では，塔にラシヒリング，ベルサドルなどの充てん物を充てんし，これに液を注いで，大きな面積でガスと接触させる。
執筆者：佐田 栄三

図－ガスの物理吸収

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

日本大百科全書(ニッポニカ)

ガス吸収
がすきゅうしゅう
gas absorption

気体混合物を適当な液体と直接接触させて、気体中のある特定成分だけを溶解吸収させて分離する操作。混合気体の分離、有用成分の回収、気液反応による製品の製造、不要成分または有害成分の除去に用いられ、最後の操作をガス洗浄あるいはスクラビングということもある。吸収とは逆に、液体中に溶解している成分を追い出す操作を放散またはストリッピングという。

　ガス吸収では吸収液の選択が重要であるが、目的とする気体成分を選択的に吸収し、溶解度が大きく、吸収した気体を容易に放散できて、吸収液が繰り返し使用できるものが選ばれる。気液反応による製品を目的とする場合以外では、水または水溶液を用いることが多い。気体混合物の分離には、ガス吸収以外にも、固体の吸着剤を用いる吸着、加圧液化―蒸留、膜分離などの方法もあるが、液体溶媒の選択により、変化に富んだ分離がガス吸収で行われる。

　ガス吸収には、酸素・炭酸ガスなどを水に溶解させる場合のような物理吸収と、炭酸ガスを炭酸カリウムまたは炭酸ソーダ水溶液に溶解・反応させる化学吸収に分けられる。後者は吸収後の液を加熱することで容易に炭酸ガスを放散させ、吸収液を再生使用できるが、可逆反応であるから、平衡に近づけば吸収速度は遅くなる。吸収装置としては、液を分散相にする充填(じゅうてん)塔、スプレー塔、ガススクラバー、濡(ぬ)れ壁塔などと、ガスを分散相とする段塔、気泡塔、気泡攪拌槽(かくはんそう)などが代表的なものである。

［早川豊彦］

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

世界大百科事典（旧版）内のガス吸収の言及

【吸収】より

…光吸収【朝倉 利光】(2)ある物質がそれと界面を隔てて接している異なる相の内部に取り込まれる現象をいう。とくに気体の液体に対する溶解度の違いを利用した混合ガスの分離，有価物の回収，不純物の除去などの操作をガス吸収と呼び，化学工学の一単位操作となっている。固体による液体，気体の吸収もあり，例えば白金やパラジウムなどによる水素の吸収においては，水素は原子状に解離して金属格子中を拡散していき，金属原子と一定割合になるまで取り込まれる。…

※「ガス吸収」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」