實(shí)驗(yàn)三元液液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定

試驗(yàn)三三元液－液平衡數(shù)據(jù)的試驗(yàn)測(cè)定液-液平衡數(shù)據(jù)是液-液萃取塔設(shè)計(jì)及生產(chǎn)操作的主要依據(jù)，平衡數(shù)據(jù)的獲得目前尚依靠于試驗(yàn)測(cè)定。在化學(xué)工業(yè)中，蒸餾、吸取過程的工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)都需要準(zhǔn)確的液-液平衡數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)對(duì)供給最正確化的操作條件，削減能源消耗和降低本錢等，都具有重要的意義。盡管有很多體系的平衡數(shù)據(jù)可以從資料中找到，但這往往是在特定溫度和壓力下的數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)的快速進(jìn)展，以及產(chǎn)品，工藝的開發(fā)，很多物系的平衡數(shù)據(jù)還未經(jīng)前人測(cè)定過，這都需要通過試驗(yàn)測(cè)定以滿足工程計(jì)算的需要。準(zhǔn)確的平衡數(shù)據(jù)還是對(duì)這些模型的牢靠性進(jìn)展檢驗(yàn)的重要依據(jù)。一、試驗(yàn)?zāi)康?1)?測(cè)定醋酸水醋酸乙烯在25C下的液液平衡數(shù)據(jù)？(2)?用醋酸-水，醋酸醋酸乙烯兩對(duì)二元系的汽-液平衡數(shù)據(jù)以及醋酸-水二元系的液-液平衡數(shù)據(jù)，求得的活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式常數(shù)，并推算三元液-液平衡數(shù)據(jù)，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較。?(3)?通過試驗(yàn)，了解三元系液液平衡數(shù)據(jù)測(cè)定方法把握試驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)三角形相圖的繪制。?二、試驗(yàn)原理三元液液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定，有兩不同的方法。一種方法是配置肯定的三元混合物，在恒定溫度下攪拌，充分接觸，以到達(dá)兩相平衡；然后靜止分層，分別取出兩相溶液分析其組成。這種方法可以直接測(cè)出平衡連接線數(shù)據(jù)，但分析常有困難。?另一種方法是先用濁點(diǎn)法測(cè)出三元系的溶解度曲線，并確定溶解度曲線上的組成與某一物性(如折光率、密度等)的關(guān)系，然后再測(cè)定一樣溫度下平衡接線數(shù)據(jù)。這時(shí)只需要依據(jù)已確定的曲線來打算兩相的組成。對(duì)于醋酸

-水-醋酸乙烯這個(gè)特定的三元系，由于分析醋酸最為便利，因此承受濁點(diǎn)法測(cè)定溶解度曲線，并按此三元溶解度數(shù)據(jù)，對(duì)水層以醋酸及醋酸乙烯為坐標(biāo)進(jìn)展標(biāo)繪，畫成曲線，以備測(cè)定結(jié)線時(shí)應(yīng)用。然后配制肯定的 三元混合物，經(jīng)攪拌，靜止分層后，分別取出兩相樣品，？？1?Hac-fO-Vac的三元相圖示意？分析其中的醋酸含量，有溶解度曲線查出另一組分的含量，并用減量法確定第三組分的含量。 ？三、試驗(yàn)裝置(1)所示)的作用原理是：

2由電加熱器加熱并用風(fēng)扇攪動(dòng)氣流，使箱內(nèi)溫度均勻，溫度有半導(dǎo)體溫度計(jì)測(cè)量，并由恒溫掌握器掌握加熱溫度。試驗(yàn)前先接通電源進(jìn)展加熱，使溫度到達(dá) 25C,并保持恒溫。(2)有側(cè)口的器等

試驗(yàn)儀器包括電光分析天平，具100mL三角磨口燒瓶及醫(yī)用注射試驗(yàn)恒溫裝置示意圖1 -導(dǎo)體溫度計(jì)；2-恒溫掌握器；3-木箱；4-風(fēng)扇5-電加熱器；6-電磁攪拌器；7-三角燒瓶(3)試驗(yàn)用的物料包括醋酸、醋酸乙烯酯及去離子水，它們的物理常如下表品名品名沸點(diǎn)密度醋酸1181.049醋酸乙烯酯72.50.9312水100水1000.9971溶液的總組成點(diǎn)在A,B,C,D,E點(diǎn)會(huì)消滅什么現(xiàn)象？?何謂平衡聯(lián)結(jié)線.有什么性質(zhì)??本試驗(yàn)通過怎樣的操作到達(dá)液液平衡??擬用濃度為O.1mol/L的NaOHt法測(cè)定試驗(yàn)系統(tǒng)共軛兩相中醋酸組成的方法和計(jì)算式。取樣時(shí)應(yīng)留意哪些事項(xiàng)，HO及VAc的組成如何得到？？五、試驗(yàn)操作指導(dǎo)1、試驗(yàn)預(yù)備P4頁配樣表制備試驗(yàn)溶液：用50ml2根，按配樣瓶的序號(hào)及配樣表的數(shù)據(jù)，分別將水、醋酸乙烯酯參加到下口瓶中，然后用移液管移取醋酸后參加到上瓶中，蓋好蓋子。共配4個(gè)樣讓學(xué)生選擇。2、試驗(yàn)裝置的操作(1)插上電源。(2)按上裝置的電源按鈕，指示燈亮，電源接通。(3)設(shè)定裝置掌握溫度，一般設(shè)定溫度： 25C。加熱至恒溫。(4)將樣品瓶放入恒溫箱中，按動(dòng)4個(gè)開磁力攪拌的按鈕，攪拌開頭。攪拌15分鐘，靜止15分鐘。(5)用2個(gè)1ml的洗凈枯燥針筒，分別從樣品瓶的上口及下支口取樣。上層樣取ml0.5ml,在分析天平上稱重后，分別快速打入事先已參加約10ml水的2個(gè)錐形瓶中，將錐形瓶搖動(dòng)后，分別稱出兩個(gè)空針筒的重量，抽樣后針筒的重量與空針筒的重量差即為樣品的重量。(6)用O.lmolNaOH溶液滴定，中性紅或酚酞作指示劑，記錄終點(diǎn)時(shí)所消耗的NaOH的體積。(7)按公式計(jì)算出上、下層的醋酸的組成。(8)由下層的醋酸含量查下層 HAc—Vac關(guān)系圖，得到醋酸乙酯的含量從而計(jì)算出水的含量；由上層的醋酸含量查上層水的含量。從而計(jì)算出VAc的含量。

HAc—HbO關(guān)系圖，得到上層平衡樣中(10)試驗(yàn)完畢，關(guān)掉磁力攪拌器，關(guān)掉電源。3、留意事項(xiàng)本試驗(yàn)裝置只供給加熱裝置。設(shè)定掌握的溫度應(yīng)高于室溫10C以上，否則由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱，影響溫度的掌握。將針頭插入下口瓶支口硅橡膠上時(shí)，應(yīng)慢插入慢拔出。取好上層樣后應(yīng)接著取下層樣，以免影響溶液組成的平衡。抽樣后的針筒及空針筒的重量應(yīng)準(zhǔn)時(shí)稱，否則會(huì)影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。指示劑用中性紅比較好，溶液的顏色從紅色變到黃色，但平衡樣中醋酸的濃度較多時(shí)，指示劑變色緩慢。針筒及針頭應(yīng)準(zhǔn)時(shí)清洗。六、數(shù)據(jù)記錄1、平衡標(biāo)準(zhǔn)液配制表錐形瓶VAC(ml)H0(ml)HAC(ml)113107213126317104413413153

2支滴定管安上表格中的數(shù)2、二兀液液平衡標(biāo)準(zhǔn)樣品組成表樣品瓶號(hào)樣品瓶號(hào)1234醋酸〔％〕上層水〔％〕醋酸乙烯酯〔％〕醋酸〔％〕下層水〔％〕醋酸乙烯酯〔％〕3、總組成點(diǎn)七、 數(shù)樣品〔瓶〕號(hào)12樣品〔瓶〕號(hào)1234醋酸〔％〕水〔％〕醋酸乙烯酯〔％〕理〔包括計(jì)算過程舉例〕在三角形相圖中，將本試驗(yàn)附錄中給出的醋酸水醋酸乙烯三元體系中的溶解度數(shù)據(jù)作成光滑的溶解度曲線，將測(cè)得的數(shù)據(jù)標(biāo)繪在圖上。 ？HAcH2

OVAc,質(zhì)量分?jǐn)?shù)輸入計(jì)算機(jī)，得出兩相的計(jì)算值〔以摩爾分?jǐn)?shù)表示〕及試驗(yàn)值〔以摩爾分?jǐn)?shù)表示〕進(jìn)展比較。？具體計(jì)算方法見本試驗(yàn)附錄。？八、試驗(yàn)結(jié)果與爭論〔1〕在二元汽液平衡相圖上，將附錄中給出的醋酸 -水二元系統(tǒng)的汽液平衡數(shù)據(jù)作成光滑的曲線。把計(jì)算值與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)展比較，爭論誤差緣由為何液相中Hac的濃度大于氣相?假設(shè)轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)壓力，汽液平衡相圖將作如何變化，試用簡圖說明用本試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)作出本系統(tǒng)汽液平衡相圖的操作步驟。1.4預(yù)習(xí)與思考題進(jìn)展補(bǔ)充完善。九、主要符號(hào)說明K-平衡常數(shù)x—液相摩爾分?jǐn)?shù)；

一活度系數(shù)；p—密度。附錄1HAc-H0-VAC2

(278K)NoHAcHbOVAcNoHAcHOVAc10.050.0170.93370.350.5040.14620.100.0340.86680.300.6050.09530.150.0550.79590.250.6800.07040.200.0810.719100.200.7470.05350.250.1210.629110.150.8060.04460.300.1850.515120.100.8630.037附錄2 三元液液平衡的推算假設(shè)互溶的兩對(duì)二元汽液平衡數(shù)據(jù)以及局部互溶對(duì)二元的液液平衡的數(shù)據(jù)，應(yīng)用非線性型最小二乘法。可求出對(duì)二元活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式的參數(shù)。 程對(duì)局部互溶體系不適用，因此關(guān)聯(lián)液液平衡常用NRTL或UNIQUA方程.當(dāng)已計(jì)算出HAc-HO,HAc-VAc,VAc-HO三對(duì)二元體系的NRTL或UNIQUACNull法求出在某一溫度下，三對(duì)二元的活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式參數(shù)，并溶液的總組成，即可計(jì)算平衡液相的組成。X分成兩液層,一層為A,組成為XB,X設(shè)混合if iA iB1mol,其中液相占Mmol,液相b占(1-M)mol.j組分進(jìn)展物料衡算:Xif

XiAA(1M)XiB

(1)X.X,X在三角坐標(biāo)中標(biāo)繪.則三點(diǎn)應(yīng)在一條直線上.此直線稱為共軛線.依據(jù)液液熱iA iB if力平衡關(guān)系式:X —XiAiA iBiBX iB X KXiA iB i iBiA式中K竺iiA將式(2)代入式(1)

=1X=1

XiB

Xif1M(K1)iiA iB因此 刀XiB

二 刀 f=11M(K1)iXEKx=1iA iBLX-LX=L

Xif -L

Xif=0iB iA

1M(K1)i

1M(K1)i經(jīng)整理得(Ki 1)Xif1M(K1)i對(duì)三元系可展幵為是A相組成及溫度的函數(shù)， 是B相組成及溫度的函數(shù)。X是數(shù)，先iA iB f假定兩相混合的組成。由式〔2〕可求得K、&、K，式〔4〕中