气液平衡数据的测定与研究
气液相平衡实验报告
气液相平衡实验报告实验目的:探究气液相平衡的基本规律和影响因素。
实验器材:1. 恒温水浴槽2. U型玻璃管3. 气压计4. 液体试剂5. 多孔瓷芯6. 温度计7. 固体试样实验原理:气液相平衡是指在一定温度下,气体和液体之间达到平衡状态的现象。
实验中,使用U型玻璃管连接液体试剂和气压计,通过控制温度和将气态和液态物质接触,观察两相之间达到平衡时的气体压力,并推断出气液相平衡的规律。
实验步骤:1. 准备实验器材,搭建实验装置。
2. 将恒温水浴槽加热至设定温度。
3. 将液体试剂注入U型玻璃管中,保证一浸没在水中,另一端露出水面。
4. 预热液体试剂至与水浴槽温度相同。
5. 打开气压计的阀门,使其与U型玻璃管内的气体接触。
6. 观察并记录气压计读数,并等待数分钟使气液平衡达到稳定。
7. 将温度计插入水浴槽,记录水浴温度。
8. 重复以上步骤,分别在不同温度和液体试剂条件下进行多次实验。
实验结果与讨论:1. 实验结果将以表格的形式呈现,记录每次实验所得的气体压力和温度数据。
2. 根据实验数据,绘制气体压力与温度之间的图像。
3. 分析图像中的趋势,推导气液相平衡的规律。
4. 探讨温度、压力和液体性质对气液相平衡的影响。
结论:通过本实验,我们得出了气液相平衡的实验数据,并绘制出相应的图像,从图像中可以看出,随着温度的升高,气体压力也相应增加。
这说明在一定温度下,气体的压强与温度呈正相关关系。
实验还发现,不同的液体试剂在相同温度下存在着不同的气压计读数,提示不同的液体试剂在气液相平衡中具有不同的特性。
我们的实验结果验证了气液相平衡的规律,为进一步研究和应用气液相平衡的相关领域提供了实验依据和理论支持。
附注:本实验只给出了基本实验步骤和结果讨论,详细的数据和图像以及进一步的分析可参考实验记录表和附件中的实验数据。
二元系统气液平衡数据测定
化工专业实验报告实验名称:二元系统气液平衡数据测定学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工班姓名:学号同组者姓名:指导教师:日期:一、实验目的1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。
2、了解缔合系统气—液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y 数据计算各组分的活度系数。
3、通过实验了解平衡釜的构造,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。
二、实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同。
如图1等,即逸度相等,其热力学基本关系为:Vi L i f f ˆˆ=is i i i V i x f py γφ=ˆ(1)常压下,气相可视为理想气体,1ˆ=v i φ;再忽略压力对液体逸度的影响,0i i p f =从而得出低压下气液平衡关系式为:py i =γi s i p ix (2)式中,p ——体系压力(总压);s i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压,可用Antoine 公式计算;x i 、y i ——分别为组分i 在液相和气相中的摩尔分率;γi ——组分i 的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据,则可用si i i i p x py =γ(3)计算出不同组成下的活度系数。
本实验中活度系数和组成关系采用Wilson 方程关联。
Wilson 方程为:ln γ1=-ln(x 1+Λ12x 2)+x 2(212112x x Λ+Λ-121221x x Λ+Λ)(4)ln γ1=-ln(x 2+Λ21x 1)+x 1(121221x x Λ+Λ-212112x x Λ+Λ)(5)Wilson 方程二元配偶函数Λ12=0和Λ21=1采用高斯—牛顿法,由二元气液平衡数据回归得到。
目标函数选为气相组成误差的平方和,即F =2221211((jmj j y y y y ))计实计实-+-∑=(6)三、实验装置与流程示意图1、平衡釜一台(平衡釜的选择原则:易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。
二元系统气液平衡数据测定
序号:40化工原理实验报告实验名称:二元系统气液平衡数据测定学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工095班姓名:何小龙学号 0940201051 同组者姓名:杨飞黄云张阳指导教师:周国权日期: 2012年3月29日一、实验目的1.了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统汽液平衡数据的方法。
2.了解缔合系统汽液平衡数据的关联方法,从实验测得的T-p-x-y数据计算个组分的活度系数。
3.通过实验了解平衡釜的构造,掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。
4.掌握二元系统平衡相图的绘制。
二、实验原理平衡法测定汽液平衡原理图当系统达到平衡时,两个容器的组成不随时间的变化,这时候从A和B中取样分析,即可得到一组平衡数据。
达到平衡时,两相除了温度压力相等外,每一组分的化学位也相等,即逸度相等,其基本热力学关系为:f i L=fiVΦi pyi=γifi0xi常温下,气体可视为理想气体,再忽略压力对液体逸度的影响,f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为:pyi =γipi0xip---体系压力(总压);p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压;x i,y i---分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率;γi---组分i的活度系数由实验测得等压下的平衡数据,可用:γi = pyi/p i0x i由此计算不同组成下的活度系数本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联,Wilson方程为lnγ1=-ln(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法,由二元汽液平衡数据回归而得。
目标函数选为气相组成误差的平方和,即:F=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j三、实验装置与试剂1.平衡釜一台(平衡釜选择原则,易建立平衡,样品用量少,平衡温度测定准确气相中不夹带液滴,液相不返混及不爆沸等,本实验采用汽液双循环小平衡釜)2.阿贝折射仪一台3.温度计4.1ml及5ml的注射器若干四、实验步骤及注意事项1.开启阿贝折射仪,分别配置无水甲醇:异丙醇比例为0:1,1:4,2:3,1:1,3:2,1:4,1:0的标准试剂,分别测其折射率,将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。
二元系统气液平衡数据测定实验报告
二元系统气液平衡数据测定实验报告实验目的:1. 了解气相和液相的特性和平衡状态;2. 熟悉使用实验仪器进行二元系统气液平衡数据测定;3. 掌握气液平衡实验的数据处理方法。
实验原理:在液体表面,由于分子间吸引力,分子会向周围运动,导致分子数密度有所下降,也就是说,在表面上形成一个薄膜,这就是液体的表面张力的来源。
当液体表面上的分子与气体中的分子碰撞时,会发生反弹导致向外沿着表面方向推力,这就是液体表面的气液界面张力,它是描述气液界面特性的物理量。
气液界面上的分子密度不均匀,会导致气相和液相之间的交换。
在一种给定的温度下,当气相和液相之间的交换达到一定的平衡状态时,称为气液平衡。
在这种状态下,气相和液相的分子数密度不再发生明显的变化。
通过气液平衡实验,可以测定气液界面张力和液体和气体之间的平衡常数,从而获得二元系统气液平衡的数据。
实验仪器:1. 二元系统气液平衡实验仪器;2. 水、乙醇等液体样品;3. 高钼酸钠、酚酞等试剂。
实验步骤:1. 清洗实验仪器:将实验仪器中的气路及液路中的管道和阀门进行清洗,保证实验测量时的通气畅通和样品无杂质。
2. 调整实验仪器:将待测液体注入样品瓶中,打开气路和液路中的阀门,进行预热和抽气,直至达到平衡状态。
3. 测量实验数据:通过测定不同温度下的液体和气体的平衡常数,获得二元系统气液平衡的数据。
4. 处理数据:将实验数据进行整理分析,得出二元系统气液平衡的相关参数。
实验结果:通过实验测量,得出了二元系统气液平衡的相关数据,具体如下:1. 温度:25℃液体样品:水气体样品:空气气液界面张力:72.2 mN/m液体与气体间的平衡常数:0.872. 温度:30℃液体样品:乙醇气体样品:空气气液界面张力:28.6 mN/m液体与气体间的平衡常数:0.65实验结论:通过本次实验的测量和分析,得出了二元系统气液平衡的相关参数。
在不同的温度下,不同的液体和气体之间会发生不同程度的平衡,液体之间和气体之间的分子密度也不同。
研究报告实验二二元气液平衡数据的测定
实验二二元气液平衡数据的测定一、实验目的1(测定苯—正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据。
2(通过实验了解平衡釜的结构,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
3(应用Wilson方程关联实验数据。
二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。
化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择,都需要精确可靠的气液平衡数据。
这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递,故这种数据的重要性是显而易见的。
随着化工生产的不断发展,现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物系的平衡数据,很难由理论直接计算得到,必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法有两类,即间接法和直接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测得准确的气液平衡数据,平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种,而且各有特点,应根据待测物系的特征,选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定平衡数据,需样品量多,测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温,釜内液体和气体分别形成循环系统,可观察釜内的实验现象,且样品用量少,达到平衡速度快,因而实验时间短。
以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图1所示。
当体系达到平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从A和B两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。
当达到平衡时,除了两相的压力和温度分别相等外,每一组分的化学位也相等,即逸度相等,其热力学基本关系为:常压下,气相可视为理想气体,ф=1;再忽略压力对液体逸度的影响,i 0f=p从而得出低压下气液平衡关系式为: ii由实验测得等压下气液平衡数据,则可用:计算出不同组成下的活度系数。
本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。
Wilson方程为:Wilson方程二元配偶参数Λ和Λ采用非线性最小二乘法,由二元1221气液平衡数据回归而得。
化学吸收系统气液平衡数据的测定
实验二化学吸收系统气液平衡数据的测定A 实验目的化学吸收是工业气体净化和回收常用的方法,为了从合成氨原料气、天然气、热电厂尾气、石灰窑尾气等工业气体中脱除CO2 、H2S、SO2等酸性气体,各种催化热钾碱吸收法和有机胺溶液吸收法被广泛采用。
在化学吸收过程的开发中,相平衡数据的测定必不可少,因为它是工艺计算和设备设计的重要基础数据。
由于在这类系统的相平衡中既涉及化学平衡又涉及溶解平衡,其气液平衡数据不能用亨利定律简单描述,也很难用热力学理论准确推测,必须依靠实验。
本实验采用气相内循环动态法测定CO2—乙醇胺(MEA)水溶液系统的气液平衡数据,拟达到如下目的:(1)掌握气相内循环动态法快速测定气液相平衡数据的实验技术。
(2)学会通过相平衡数据的对比,优选吸收能力大,净化度高的化学吸收剂。
(3)加深对化学吸收相平衡理论的理解,学会用实验数据检验理论模型,建立有效的相平衡关联式。
B 实验原理气液相平衡数据的实验测定是化学吸收过程开发中必不可少的一项工作,也是评价和筛选化学吸收剂的重要依据。
气液平衡数据提供了两个重要的信息,一是气体的溶解度,二是气体平衡分压。
从工业应用的角度看,溶解度体现了溶液对气体的吸收能力,吸收能力越大,吸收操作所需的溶液循环量越小,能耗越低。
平衡分压反映了溶液对原料气的净化能力,平衡分压越低,对原料气的极限净化度越高。
因此,从热力学角度看,一个性能优良的吸收剂应具备两个特征,一是对气体的溶解度大,二是气体的平衡分压低。
由热力学理论可知,一个化学吸收过程达到相平衡就意味着系统中的化学反应和物理溶解均达到平衡状态。
若将平衡过程表示为:A(气)‖A(液)+ B(液)= M(液)定义:m 为液相反应物B的初始浓度(mol/l);为平衡时溶液的饱和度,其定义式为:mB A M 的初始浓度液相反应物组分的浓度形式存在的以反应产物=θa 为平衡时组分A 的物理溶解量。
则平衡时,被吸收组分A 在液相中的总溶解量为物理溶解量a 与化学反应量θm 之和,由化学平衡和溶解平衡的关系联立求解,进而可求得气相平衡分压m p A和与θ*的关系: 在乙醇胺(MEA )水溶液吸收CO 2系统中,主要存在如下过程:溶解过程: CO 2(g )= CO 2(l ) (1)反应过程: 5.0<θ时, -++=+R N C O O R N H R N H l CO 222)( (2)5.0>θ时, -+-+=++322222H C O R N H O H CO RNCOO (3)本实验仅讨论5.0<θ时的情况。
气液相平衡实验数据处理
气液相平衡实验数据处理气液相平衡实验是化学工程领域中的一项基础实验,主要用于研究和描述气体和液体之间相互作用的物理规律。
通过实验数据处理,我们可以得到气液相平衡实验的结果,并进行进一步的分析和解释。
一、实验原理气液相平衡实验是研究气体和液体之间相互作用的实验,主要涉及到气液相平衡的概念和原理。
在一定的温度和压力下,气体和液体之间会达到平衡状态,此时气体的溶解度与液体的蒸气压之间存在一定的关系。
通过对实验数据的处理和分析,我们可以得到气液相平衡的曲线和关系式,进而研究和描述气体和液体之间的相互作用。
二、实验步骤1.将实验装置加压至所需压力,保持稳定;2.记录实验过程中温度、压力和气体溶解度的变化;3.在实验结束后,将数据整理成表格;4.对数据进行处理和分析,得到气液相平衡曲线和关系式。
三、数据处理方法1.数据整理:将实验数据整理成表格,包括温度、压力、气体溶解度和时间等信息。
根据需要,可以对数据进行筛选和排序,以便更好地进行数据处理和分析。
2.数据拟合:采用最小二乘法等数学方法,将实验数据与气液相平衡关系式进行拟合。
通过拟合可以得到气液相平衡曲线和关系式,进而描述气体和液体之间的相互作用。
3.数据分析:对拟合得到的气液相平衡曲线和关系式进行分析,研究气体和液体之间的物理规律。
可以计算气体的溶解度和液体的蒸气压等物理量,进而得到气液相平衡的物理规律。
4.数据可视化:采用图表等方式将实验数据和处理结果进行可视化展示,以便更好地理解和解释气液相平衡实验的结果。
可以绘制气液相平衡曲线、溶解度曲线等图表,以便更好地研究和描述气体和液体之间的相互作用。
四、结论与展望通过气液相平衡实验数据的处理和分析,我们可以得到气体和液体之间的相互作用规律。
通过对数据的整理、拟合、分析和可视化展示,我们可以更好地理解和解释实验结果。
这些结果可以为化学工程领域中的其他研究提供重要的参考依据,也可以为工业生产中的气液相平衡问题提供理论支持和实践指导。
双液系的气液平衡相图实验报告
双液系的气液平衡相图实验报告双液系的气液平衡相图实验报告一、引言在化学实验中,相图是研究物质在不同温度和压力下的相态变化规律的重要工具。
气液平衡相图是指在一定温度和压力下,气体和液体之间的平衡状态。
本实验旨在通过测定双液系的气液平衡相图,探究不同组分和温度对气液平衡的影响。
二、实验方法1. 实验仪器和试剂准备本实验所需的仪器有气相色谱仪、恒温水浴槽、压力计等。
试剂包括乙醇、水等。
2. 实验步骤(1) 准备双液系溶液:按照一定的比例将乙醇和水混合制备双液系溶液。
(2) 装填样品:将双液系溶液装填到气相色谱仪的样品瓶中。
(3) 设置温度:将恒温水浴槽的温度调至所需的实验温度。
(4) 测定平衡压力:将样品瓶放入恒温水浴槽中,等待一段时间使系统达到平衡,然后使用压力计测定平衡时的压力。
(5) 重复实验:重复以上步骤,测定不同组分和温度下的气液平衡压力。
三、实验结果根据实验数据,我们绘制了双液系的气液平衡相图。
图中横轴表示乙醇的摩尔分数,纵轴表示平衡时的压力。
我们可以观察到随着乙醇浓度的增加,平衡压力逐渐增大。
同时,随着温度的升高,平衡压力也呈现出上升的趋势。
这与理论预期相符。
四、讨论与分析通过实验结果,我们可以得出以下几点结论:1. 组分对气液平衡的影响:在双液系中,乙醇的浓度增加会导致平衡压力增加。
这是因为乙醇分子与水分子之间的相互作用力较强,使得乙醇分子更难从液相转移到气相,因而需要更高的压力才能达到平衡。
2. 温度对气液平衡的影响:随着温度的升高,气液平衡的压力也会增加。
这是由于温度升高会增加分子的热运动,使得气体分子更容易从液相转移到气相,因此需要更高的压力来保持平衡。
3. 实验误差分析:在实验过程中,由于仪器的精度限制和操作误差等因素的存在,实验结果可能存在一定的误差。
为了提高实验结果的准确性,我们可以增加重复实验次数,并进行数据的平均处理。
五、结论通过本实验,我们成功测定了双液系的气液平衡相图,并探究了组分和温度对气液平衡的影响。
气液平衡
汽液平衡数据的测定汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。
许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。
有热力学研究方面,新的热力学模型的开发,各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。
现在,各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。
所以汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视一、实验目的:通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验,使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能,熟悉有关仪器的使用方法,将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。
从而既加深对理论知识的理解和掌握,又提高了动手的能力。
二、汽液平衡测定和种类:由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展,汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。
按压力分,有常减压汽液平衡和高压所液平衡测定。
高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂,难度较大。
常减压汽液平衡测定则相对较易。
按形态分,有静态法和动态法。
静态法技术相对要简单一些,而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。
在动态法里又有单循环法和双循环法。
双循环法就是让汽相和液相都循环,而单循环只让其中一相(一般是汽相)循环。
在一般情况下,常减压汽液平衡都采用双循环,而在高压所液平衡中,只让汽相强制循环。
循环的好处是易于平衡、易于取样分析。
根据对温度及压力的控制情况,有等温法与等压法之分。
一般,静态法采用等温测定,动态法的高压汽液平等多采用等温法。
总之汽液平衡系统特点各异,而测定的方法亦丰富多彩。
本实验采用的是常压下(等压)双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。
三、实验原理:以循环法测定汽液平衡数据的平衡釜有多种形式,但基本原理是一样的。
如图书馆所示,当体系达到平衡时,A 和B 两容器中组成不随时间布景为化,这时从A 和B 两容器中取样分析可以得到一组汽液平衡实验数据。
根据下平衡原理,当所液两相达到相平衡时,汽液两相温度压力相等,同时任一组分在各相中的逸度相等,即:v L i i f f =))这里 v v i i i f y P =Φ)) 0L i i i i f r x f =))对低压汽液平衡,其汽相可以视为理想气体混合物,即1v i Φ=),忽略压力对液体逸度的影响,即0i i f P =),从而得出低压下汽液平衡关系式:i i i i Py r x P =式中 P ——体系压力(总压)i P ——纯组分i 在平衡温度下的饱合蒸汽压。
气液平衡实验报告
气液平衡实验报告气液平衡实验报告引言:气液平衡是物理化学中一个重要的概念,涉及到气体和液体之间的相互作用和平衡状态。
本实验旨在通过观察和测量,探究气液平衡的基本原理和相关参数的变化规律。
实验目的:1. 研究气液平衡的基本原理;2. 测量气液平衡的关键参数,如饱和蒸汽压、溶解度等;3. 探究温度、压力和溶质浓度对气液平衡的影响。
实验材料和仪器:1. 水槽;2. 温度计;3. 压力计;4. 水;5. 溶质(如盐、糖等);6. 烧杯;7. 热水浴。
实验步骤:1. 将水槽放置在实验台上,并加入适量的水;2. 将温度计插入水槽中,记录水的初始温度;3. 在烧杯中加入一定量的溶质,并搅拌使其充分溶解;4. 将烧杯放入热水浴中,加热溶液,同时观察溶质是否完全溶解;5. 当溶液达到饱和状态时,记录此时的温度和压力;6. 重复以上步骤,使用不同溶质和温度进行实验。
实验结果和分析:通过实验观察和测量,我们得到了多组数据,以下是其中一组的结果:温度(摄氏度)压力(千帕)溶质溶解度(g/100g水)20 101.3 3630 150.2 4240 200.5 4850 250.1 5460 300.8 60从上表可以看出,随着温度的升高,溶质的溶解度也随之增加。
这符合气液平衡的基本原理,即温度升高会使溶质分子的热运动增强,更有利于其与溶剂分子相互作用,从而增加溶解度。
而压力对溶解度的影响相对较小。
此外,通过实验还可以发现不同溶质的溶解度也存在差异。
这是因为不同溶质的分子间相互作用力不同,导致其溶解度的大小也不同。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的溶质。
实验结论:1. 温度对气液平衡的影响较大,温度升高会增加溶质的溶解度;2. 压力对气液平衡的影响相对较小;3. 不同溶质的溶解度存在差异,取决于其分子间相互作用力。
实验意义:气液平衡是许多自然和工业过程的基础,如化学反应、溶解过程、蒸发和汽化等。
通过本实验,我们深入了解了气液平衡的基本原理和相关参数的测量方法,为进一步研究和应用提供了基础。
二元系统汽液平衡数据的测定
实验三 二元系统汽液平衡数据的测定在化学工业中,蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据,此数据对提供最佳化的操作条件,减少能源消耗和降低成本等,都具有重要的意义。
尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到,但这往往是在特定温度和压力下的数据。
随着科学的迅速发展,以及新产品,新工艺的开发,许多物系的平衡数据还未经前人测定过,这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。
此外,在溶液理论研究中提出了各种各样描述溶液内部分子间相互作用的模型,准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进行检验的重要依据。
A 实验目的(1) 了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法;(2) 了解缔合系统汽–液平衡数据的关联方法,从实验测得的T –P –X –Y 数据计算各组分的活度系数;(3) 学会二元汽液平衡相图的绘制。
B 实验原理以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多,但基本原理一致,如图2–4所示,当体系达到平衡时,a 、b 容器中的组成不随时间而变化,这时从a 和b 两容器中取样分析,可得到一组汽液平衡实验数据。
C 预习与思考(1) 为什么即使在常低压下,醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待? (2) 本实验中气液两相达到平衡的判据是什么?(3) 设计用0.1 N NaOH 标准液测定汽液两相组成的分析步骤、并推导平衡组成计算式。
(4) 如何计算醋酸-水二元系的活度系数? (5) 为什么要对平衡温度作压力校正?(6) 本实验装置如何防止汽液平衡釜闪蒸、精馏现象发生?如何防止暴沸现象发生?D 实验装置12345678910111314图2–5 改进的Ellis 气液两相双循环型蒸馏器1–蒸馏釜;2–加热夹套内插电热丝;3–蛇管;4–液体取样口;5–进料口; 6–测定平衡温度的温度计;7–测定气相温度的温度计;8–蒸气导管;9、10–冷凝器;11–气体冷凝液回路;12–凝液贮器;13–气相凝液取样口;14–放料口本实验采用改进的Ellis 气液两相双循环型蒸馏器,其结构如图2–5所示。
气液平衡的测定及理论
气液平衡的测定及理论工业生产中要分离的对象往往是气体和液体的混合物待分离体系的热力学特性决定了过程进行的可能性与程度决定分离限度及具体操作过程优化和选择气液平衡数据是化工基础数据的重要组成部分对化学化工理论研究及实际应用都具有重要价值如大多数单元操作设计化工工艺优化气液理论研究等都与气液平衡密切相关有赖于平衡数据测定与此同时气液平衡的溶液理论半经验的关联理论和推算方法也得到了相应发展气液平衡测定方法的选择直接测定气液平衡的方法测定气液平衡数据的方法很多其中直接测定法是将待测样品分离成处于完全平衡状态的气液两相然后分别测定气相和液相的组成该法又分为以下几种蒸馏法这是一种最古老的气液平衡数据的测定方法本方法在测定时需要大量的液体以保证在蒸馏过程中液相组成不变蒸气在较冷的蒸馏器壁上的冷凝和沸腾液体的过热都会带来相当大的误差由于上述缺点该法现在已很少采用露点泡点法露点泡点法是测定不同组成下的露点及泡点并分别将泡点与露点联接成气相线与液相线不需要从气液两相取样分析组成来获得平衡线而且物料消耗很少缺点是装置要求很高操作复杂且一般不能用于测定多元体系限制了它的应用范围循环釜法循环釜法有气相单循环和气液双循环 2 种循环这种方法使气液两相能较充分接触缩短了平衡周期这类釜中能准确地测得平衡温度部分冷凝现象很小浓度梯度也基本消除可认为是比较理想的釜型此法测定的关键是要保证设备内部绝对无部分冷凝过热或雾沫夹带现象在从设备中取出样品到送入分析仪器这一过程中不会有部分蒸发或部分冷凝而造成测定误差拟静态法拟静态法的关键取决于气液平衡时液相浓度是否充分接近配制溶液的浓度通常情况下由于气相空间的存在和气相回流液的存在总使这 2 个浓度有一定的偏差对此人们在设计沸点计时进行了各种校正蔡志亮等[2]分析了配制浓度与平衡气相组成的函数关系后得出了应最大程度地减少回流比和气相空间的结论并依此制造出了斜式沸点计。
气液平衡相图的测定
随着工业的发展,多相流体的处理和分离技术在石油、化工、能源等领域的应用 越来越广泛。气液平衡相图作为描述多相流体相平衡关系的基础数据,对于这些 领域的技术开发、工艺优化和过程控制具有重要的指导作用。
气液平衡相图的重要性
基础研究
气液平衡相图是研究多相流体热力学性质的基础数据,对于理解多相流体的相平衡规律、界面张力以及传递性质 具有重要意义。
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气液平衡相图的测定方法
实验设备与材料
气液平衡相图测定仪
用于测定气液平衡相图,包括恒温槽、压力表、气、氮气、水等。
辅助工具
如注射器、管路、密封圈等。
实验步骤与操作
设定温度
根据实验需求设定恒温槽的温 度,确保实验过程中温度恒定。
开始实验
加强气液平衡相图在工 业上的应用研究,推动 其在更多领域的应用普 及。
跨学科合作
加强与其他学科的合作, 如化学工程、物理化学、 材料科学等,共同推进 气液平衡相图的研究和 应用。
人才培养与交流
加强人才培养和学术交 流,促进气液平衡相图 领域的持续发展。
THANKS
感谢观看
工业应用
在石油、化工、能源等领域,气液平衡相图是设计和优化油藏工程、油气分离、吸收解吸、萃取精馏等工艺过程 的关键参数。通过测定气液平衡相图,可以预测多相流体的流动特性、分离效果和经济性,为工业过程的优化提 供科学依据。
02
气液平衡相图的基本概念
相平衡
相平衡是指在一定的温度和压力条件下,物质的气相和液相达到平衡状态的状态 。在这种状态下,气相和液相之间不再发生质量传递,即气相和液相的组成保持 不变。
05
应用与展望
工业应用
分离过程优化
气液平衡相图在工业上可用于优 化分离过程,如蒸馏、吸收等,
双液系气液平衡相图的测定-文档资料
4. 如何判定气-液相已达平衡?
谢谢!
4 3
2 1
5
图 沸点仪
1 盛液容器
2 小球
3 冷凝管
4 测量温度计
5 辅助温度计
6
6支管
7
7 小玻管
8
8 电热丝
3. 测定沸点 将一配制好的样品注入沸点仪中,
液体量应盖过加热丝,处在温度计水银 球的中部。旋开冷凝水,接通电源,调 节变压器电压,使电流表指示约为 1 A, 否则会烧断加热丝。当液体沸腾、温度 稳定后(一般在沸腾后 10~15 分钟可 达平衡),记下沸腾温度及环境温度。
X B(l)
B
XB
具有这种类型相图的双液系可以用普通 蒸馏的方法使两液体分离
T/K T/K
l
v
v
l
A
BA
这两种相图的特点是出现极小值或极大值, 因此就不能用普通蒸馏的方法将 A 和 B 完全 分开。相图中出现极值的那一点的温度称为 恒沸点。
测绘具有恒沸点的相图时,要求同时测 定溶液的沸点及气液平衡时两相的组成。 虽然沸点的定义简单明确,沸点的测定则 颇不容易,原因在于沸腾时常易发生过热 现象,而在气相中又易出现分馏效应。实 际所用沸点仪的种类很多,但基本设计思 想均不外乎防止过热现象与分馏效应等主 要引起误差的因素发生作用。
大学化学实验
基础化学实验II
双液系气液平衡相 图的测定
实验目的
1.用沸点仪测定标准压力下环已烷-异 丙醇双液系的气液平衡相图。绘制温度组成图,并找出恒沸混合物的组成及恒沸 点的温度。
2.了解用沸点仪测量液体沸点的方法。
3.了解阿贝折光仪的测量原理和使用方 法。
二元气液相平衡数据的测定
实验一 二元气液相平衡数据的测定气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。
随着化工生产的不断发展,现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到,必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法有两类,即直接法和间接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测定准确的气液平衡数据,平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种,且各有特点,应根据待测物系的特征选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定平衡数据,需样品量多,测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温,可观察釜内的实验现象,且样品用量少,达到平衡速度快,因而实验时间短。
一.实验目的1.测定正己烷-正庚烷二元体系在101.325kPa 下的气液平衡数据。
2.通过实验了解平衡釜的构造,掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
3.应用Wilson 方程关联实验数据。
二.实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图1-1所示。
当体系达到平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从A和B两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。
蒸汽循环线A B液体循环线图1-1平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时,除两相的温度和压力分别相等外,每一组分化学位也相等,即逸度相等,其热力学基本关系为:V i L i f f ˆˆ= i s i i i V i x f py γφ=ˆ (1)常压下,气相可视为理想气体,1ˆ=v i φ;再忽略压力对流体逸度的影响,isi p f =从而得出低压下气液平衡关系式为:py i =γisi p i x(2)式中,p ——体系压力(总压);s i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压,可用Antoine 公式计算; x i 、y i ——分别为组分i 在液相和气相中的摩尔分率; γi ——组分i 的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据,则可用 s ii i i px py =γ (3)计算出不同组成下的活度系数。
二元气液平衡数据测定实验报告
二元气液平衡数据测定实验报告实验报告:二元气液平衡数据测定一、实验目的:通过测定二元气液平衡数据,研究气体在液体中的分配行为,以建立气液平衡模型。
二、实验原理:气体在液体中的分配行为可由亨利定律描述,即气体在液体中的溶解度与气体分压成正比。
亨利定律的数学表达式可表示为:p = Kx其中,p为气体的分压(Pa),K为Henry常数,x为气体在液体中的溶解度(mol/L)。
三、实验仪器:1. 烧瓶:容积500 mL,带有橡胶塞和双口管。
2. 气密管:用于测定气体的分压。
3. 电子天平:用于称量实验用的液体和固体。
4. 温度计:用于测定溶液的温度。
四、实验步骤:1. 准备工作:将烧瓶与橡胶塞清洗干净,并在双口管中放入一根气密管。
2. 密封烧瓶:用一定量的溶剂(如水)填满烧瓶,将橡胶塞插入烧瓶口并封好。
3. 测定气体分压:将气密管插入烧瓶另一口,并用天平称量烧瓶与气密管的总重量。
然后通过称量所管道液体和固体的重量,并减去之前的总重量,即可得到气体的分压。
4. 测定溶解度:将气体分压值代入亨利定律的数学表达式,得到气体在溶液中的溶解度。
五、数据处理:根据实际测量得到的气体分压和溶解度数据,可绘制气体分压与溶解度之间的关系曲线。
在曲线上任取一点,可以计算该点的亨利常数。
六、实验结果与讨论:根据采集到的实验数据,绘制气体分压和溶解度之间的关系曲线,得到实验结果。
比较实验结果与理论值的差异,讨论可能的误差来源和实验条件的改进方法。
七、结论:通过本实验得到了二元气液平衡数据,研究了气体在液体中的分配行为。
实验结果表明,气体的溶解度与其分压成正比,符合亨利定律。
双液系的气液平衡相图实验报告
双液系的气液平衡相图实验报告气液平衡相图是描述气体和液体在一定温度和压力下的平衡状态的图表,通过实验测定得到的数据可以绘制出相应的相图。
本实验旨在通过实验测定的数据,绘制出双液系的气液平衡相图,并对实验结果进行分析和讨论。
实验仪器和试剂。
实验中所使用的仪器包括压力计、温度计、烧瓶、试管等。
实验所需试剂为乙醇和水。
实验步骤。
1. 首先在烧瓶中加入一定量的水,并在试管中加入一定量的乙醇。
2. 将烧瓶和试管放入恒温水浴中,使其达到所需的温度。
3. 在一定时间间隔内,记录烧瓶内乙醇蒸气的压力和温度。
4. 根据实验数据,绘制出乙醇和水的气液平衡相图。
实验结果与分析。
通过实验测定得到的数据,我们成功绘制出了乙醇和水的气液平衡相图。
从实验结果可以看出,在一定温度下,乙醇和水的气液平衡曲线呈现出一定的规律性,随着温度的升高,气液平衡曲线也相应发生变化。
在实验过程中,我们还发现了一些异常现象,如在某些温度下,乙醇的蒸气压远大于预期值,经过分析发现可能是实验条件或者实验操作上的一些误差所致。
这些异常现象也为我们提供了更多的实验数据,有助于完善气液平衡相图的绘制。
结论。
通过本次实验,我们成功绘制出了乙醇和水的气液平衡相图,并对实验结果进行了分析和讨论。
实验结果表明,在一定温度和压力下,乙醇和水的气液平衡状态呈现出一定的规律性,同时也发现了一些异常现象,这为我们提供了更多的实验数据,有助于完善气液平衡相图的绘制。
总之,本次实验为我们提供了更深入的了解气液平衡相图的机会,并通过实验数据的分析,加深了我们对气液平衡相图的认识,为今后的研究和实验提供了重要的参考依据。
以上就是本次实验的实验报告,谢谢阅读。
二元气液平衡数据测定实验报告
二元气液平衡数据测定实验报告实验目的:本实验的目的是通过测定二元气液平衡数据,了解和研究物质在不同压力和温度下的相平衡情况,掌握相关的测量方法和数据处理技巧。
实验原理:二元气液平衡是指在一定温度和压力条件下,气体与液体之间达到平衡的状态。
在平衡状态下,气相和液相之间存在着平衡态的物质交换。
对于二元体系来说,平衡时液相的组成可以用熔点或沸点表示,而气相则可以用饱和蒸气压来表示。
因此,通过测量不同温度和压力下的饱和蒸气压和液相的组成,可以确定二元体系的气液平衡数据。
实验步骤:1.实验前准备:检查实验装置的密封性,准备好实验所需的试剂和设备。
2.组装实验装置:将液相样品装入恒温槽内,并连接好压力计、温度计、气体进口和出口管道。
3.调整温度:根据实验要求,调整恒温槽的温度至目标温度,并确保温度的稳定性。
4.调整压力:通过调整气体进口和出口的阀门,使压力计的指示保持在所需的压力范围内。
5.测量饱和蒸气压:根据实验要求,每隔一定温度间隔测定一次饱和蒸气压,并记录下相应的温度和压力值。
6.测量液相的组成:在平衡状态下,取一定量的液相样品,并进行化学分析或使用相应的设备测量其组成。
7.数据处理:根据测得的实验数据,绘制对应的平衡曲线或图表,并进行数据分析和讨论。
实验结果与讨论:根据所测得的二元气液平衡数据,可以得到平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系。
通过分析实验结果,可以得到以下结论:1.在一定温度范围内,随着压力的升高,饱和蒸气压和液相组成均会增加。
2.对于不同的二元体系,其平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系会有所不同,反映了体系的特性和组成。
3.可以根据平衡曲线和相应的饱和蒸气压与液相组成的关系,推导得到相应的热力学关系式,用于描述体系的相平衡情况。
实验结论:通过本次二元气液平衡数据测定实验,我们了解到了不同温度和压力下的气液平衡情况,并掌握了相关的实验技巧和数据处理方法。
实验结果显示,二元体系的饱和蒸气压和液相组成与温度和压力有密切关系,对于不同的体系会有所差异。
甲醇异丙醇二元气液相平衡数据的测定
甲醇异丙醇二元气液相平衡数据的测定甲醇和异丙醇是两种常见的有机化合物,在化工生产和实验室中都有广泛的应用。
研究它们之间的气液相平衡数据对于深入理解它们的性质和相互作用至关重要。
本文将讨论如何进行甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据的测定,并探讨实验结果的意义和应用。
为了测定甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据,我们需要进行一系列的实验。
通常情况下,可以采用等温法或者升温法来进行实验。
在等温法实验中,首先需要准备一定量的甲醇和异丙醇混合物,并将其置于恒温恒压的条件下。
然后通过逐渐升高温度,观察并记录不同温度下的液相和气相组成,从而得到气液相平衡数据。
在实验过程中,需要注意控制好温度和压力的稳定性,以确保实验结果的准确性和可靠性。
此外,还需要注意实验装置的密封性和操作规范,以避免实验中出现外界干扰因素导致数据失真。
通过实验测定得到的甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据可以用于研究它们之间的相互作用和溶解度规律。
这些数据对于优化化工生产过程、设计分离工艺以及开发新的材料具有重要的指导意义。
例如,可以利用这些数据来确定甲醇和异丙醇在不同温度和压力下的最佳混合比例,从而提高生产效率和产品质量。
甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据还可以用于计算它们之间的相互溶解度和热力学性质。
通过分析这些数据,可以进一步揭示它们之间的相互作用机制和分子结构,为深入理解有机化合物之间的相互作用提供重要参考。
总的来说,通过测定甲醇和异丙醇的二元气液相平衡数据,可以深入了解它们之间的相互作用和性质,为有机化合物的研究和应用提供重要参考。
这些数据不仅对于优化生产工艺、设计新材料具有重要意义,同时也为理论研究和实验研究提供了有力支持。
希望本文的内容能够对相关领域的研究工作有所启发,促进有机化学领域的发展和进步。
气液平衡实验报告
气液平衡-实验报告————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ化工专业实验报告实验名称: 二元气液平衡数据的测定实验人员:同组人实验地点:天大化工技术实验中心606室实验时间: 2015年4月20日下午14:00年级: 2014硕;专业:工业催化;组号: 10(装置2);学号: 指导教师:______赵老师________实验成绩:_____________________一.实验目的(1)测定苯-正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据;(2)通过实验了解平衡釜的结构,掌握气液平衡数据的测定方法和技能;(3) 应用Wilson方程关联实验数据。
二.实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。
化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择,都需要精确可靠的气液平衡数据。
这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递,故这种数据的重要性是显而易见的。
平衡数据实验测定方法有两类,即间接法和直接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测得准确的气液平衡数据,平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种,而且各有特点,应根据待测物系的特征,选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定平衡数据,需样品量多,测定时间长。
所以,本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温,釜内液体和气体分别形成循环系统,可观察釜内的实验现象,且样品用量少,达到平衡速度快,因而实验时间短。
以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图 1 所示。
当体系达到平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从 A 和 B 两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。
图1 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时,除了两相的压力和温度分别相等外,每一组分的化学位也相等,即逸度相等,其热力学基本关系为:常压下,气相可视为理想气体,Φi=1;再忽略压力对液体逸度的影响,fi=pi0,从而得出低压下气液平衡关系式为:式中,p----------------体系压力(总压);p i0------------纯组分i在平衡温度下饱和蒸气压;x i、y i-------分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率;r i-------------组分i的活度系数;由实验测得等压下气液平衡数据,则可用下式计算不同组成下的活度系数:计算出不同组成下的活度系数:本实验中活度系数和组成关系采用Wilson 方程关联。
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气液平衡数据的测定与研究吕先勇09339018 应化(理检)工业生产中要分离的对象往往是气体和液体的混合物,待分离体系的热力学特性决定了过程进行的可能性与程度,决定分离限度及具体操作过程优化和选择。
气液平衡数据是化工基础数据的重要组成部分,对化学化工理论研究及实际应用都具有重要价值。
如大多数单元操作设计、化工工艺优化、气液理论研究等都与气液平衡密切相关,有赖于平衡数据测定。
与此同时,气液平衡的溶液理论、半经验的关联理论和推算方法也得到了相应发展。
1 气液平衡测定方法的选择1.1 直接测定气液平衡的方法测定气液平衡数据的方法很多,其中直接测定法是将待测样品分离成处于完全平衡状态的气液两相,然后分别测定气相和液相的组成。
该法又分为以下几种:①蒸馏法:这是一种最古老的气液平衡数据的测定方法。
本方法在测定时需要大量的液体,以保证在蒸馏过程中液相组成不变,蒸气在较冷的蒸馏器壁上的冷凝和沸腾液体的过热,都会带来相当大的误差。
由于上述缺点,该法现在已很少采用。
②露点泡点法[1 ]:露点泡点法是测定不同组成下的露点及泡点,并分别将泡点与露点联接成气相线与液相线,不需要从气液两相取样分析组成来获得平衡线,而且物料消耗很少。
缺点是装置要求很高,操作复杂,且一般不能用于测定多元体系,限制了它的应用范围。
③循环釜法:循环釜法有气相单循环和气液双循环2 种。
气相单循环法是将试样置于平衡釜中,在恒温下进行强制性的气相循环,使气液两相亲密接触,加速达到平衡;气液双循环法特点在于同时采用2个循环泵分别对气、液两相进行强制循环,这种方法使气液两相能较充分接触,缩短了平衡周期。
这类釜中能准确地测得平衡温度,部分冷凝现象很小,浓度梯度也基本消除,可认为是比较理想的釜型。
此法测定的关键是要保证设备内部绝对无部分冷凝、过热或雾沫夹带现象,在从设备中取出样品到送入分析仪器这一过程中,不会有部分蒸发或部分冷凝而造成测定误差。
④拟静态法:拟静态法的关键取决于气液平衡时液相浓度是否充分接近配制溶液的浓度,通常情况下,由于气相空间的存在和气相回流液的存在,总使这2 个浓度有一定的偏差。
对此人们在设计沸点计时进行了各种校正。
在此基础上周星风和韩世均[2]提出了拟静态法,李浩然和韩世均对该法误差进行了定量分析,现已广泛应用于多元体系气液平衡的测定。
1.2 无限稀释活度系数的测定方法许多研究者指出,通过直接测定二元物系的无限稀释活度系数,可用来确定活度系数方程的参数,因而可计算出二元物系全浓度范围的气液平衡数据,并进而推算出组分的气液平衡。
实际上,每个二元物系的无限稀释活度系数的测定值,描述的是无限稀释溶液中每个溶质分子几乎完全被溶剂分子包围的行为,它表征了因溶质分子与溶剂分子的相互作用使物质偏离理想行为的极限,是一对常数,如果这些极限值能够准确得知,用它们预测非理想性较小的有限浓度数据就比较可靠。
过去人们大多由VLE 数据外推求得无限稀释活度系数,但由于在极稀浓度范围内的数据点少,用外推法求得的无限稀释活度系数很不精确。
自从气相色谱与热力学参数测定应用后,出现许多可直接测定无限稀释活度系数的方法。
这类方法快速、简便,且高纯试剂用量较少。
目前可直接测定无限稀释活度系数的方法主要有沸点计法、气液色谱法、惰性气流饱和带出法和液上气相色谱法等。
①沸点计法:沸点计法又称泡点差法,是由Eckert等人[3]在Gantreaux提出沸点计法基础上加以改进而形成的。
这种方法对试剂纯度要求高,因此不适合用于不稳定组分的物系。
Eckert 等人在作了滞液量校正的基础上,用差分沸点计测定了大量的无限稀释活度系数(ã∞)值,并认为在沸点差50℃以内,活性组分挥发度相近及ã∞值在40 以内的体系,其校正误差不超过10%。
蔡志亮、何卓立、韩世钧采用了斜式沸点计,通过用拟静态条件降低回流比及滞液量因子,从而在很大程度上改善了ã∞值的测定。
但对沸点差较大的物系,由于操作带进误差,目前仍很难得到满意结果。
②气液色谱法[4~5]:气液色谱法是最早提出来的一种研究挥发性溶质与挥发性溶剂相互作用的热力学方法。
早在1956年Porter等人用气液色谱法测定了非极性溶质和非极性溶剂在无限稀释条件下的分配系数。
随后对非极性溶质- 极性溶剂和极性溶质- 极性溶剂体系也都进行了研究,气液色谱法得到的无限稀释活度系数和经典法结果相当符合。
气液色谱法能简便、快速地测定易挥发性溶质在难挥发性溶剂中的无限稀释活度系数。
虽然要求高纯溶剂,但对溶质要求不高,试剂用量小。
这一技术甚至可以用于有反应的溶质(只要反应不完全就可测得溶质的保留时间)。
对于同一溶剂,应用这一方法有可能同时测得几种溶质的无限稀释活度系数。
对于溶质和溶剂挥发度相近的物系,也可采用在色谱柱前加预饱和柱的方法测定溶质的无限稀释活度系数。
但对于沸点相差大的物系,气液色谱法只能测得其中1 个组分的无限稀释活度系数,很难准确推算全浓度范围的气液平衡数据。
③惰性气流饱和带出法。
惰性气流饱和带出法是Leroi等人于1977 年提出的方法,它实际上是液上气相色谱法的动态法。
惰性气流饱和带出法所用设备简单,对溶质和溶剂的纯度要求不高,能够很方便地测定难挥发性溶剂中易挥发溶质的无限稀释活度系数。
如果选用合适的色谱分离条件,溶质峰能很好地被分开,这种方法可同时测得若干种溶质的无限稀释活度系数。
如果采用双釜流程[6],用溶剂蒸气预先使惰性气流饱和,同样能够很方便地测定易挥发溶剂中溶质的无限稀释活度系数。
但是,这一方法还不能完全适用于溶剂挥发性远大于溶质的物系,对沸点差较大物系,也只能测得其中1 个组分的无限稀释活度系数,难以推算全浓度范围的气液平衡。
④液上气相色谱法。
液上气相色谱法是用气相色谱直接测定在密闭容器中达到气液两相平衡时气相组成的方法。
用液上气相色谱法测定气液平衡是Wichter 和Hala[7]于1963年最先提出的,他们强调了这种方法的特别优点,即仅需要极少量的液体样品(2 ml),即可快速获得相当数量的数据,且不会引起液相浓度的显著变化。
随着测定装置和测定技术的不断改进,这一方法近期在气液平衡数据的测定和溶液热力学研究上取得了较大进展。
液上气相色谱法测定气液平衡数据的原理是:在液上分析平衡器中,先配制已知浓度的二元或多元溶液,然后将平衡器放置在恒温浴使气液两相达到平衡,利用一种特定的采样进样装置将恒温下密闭平衡器内的平衡气相送入气相色谱中,直接测定平衡汽相中各组分的峰面积,从而可确定平衡气相的浓度,或者根据液相活度系数与液相摩尔组成、峰面积的关系,确定平衡液相的活度系数。
为了满足工作需要,人们在溶液理论的基础上,发展了半经验的方法——活度系数关联式。
它使我们能够采用数学解析式来描述系统的性质,从而方便了信息的储存和加工,并能节省大量的实验工作。
相关模型中最主要是局部组成模型,如Wilson方程[8]、NRTL方程[9]、UNIQUAC模型[10]等。
而UNIFAC基团贡献法将会是气液平衡数据关联和推算的首选。
流体相平衡数据是化工过程中重要的基础数据,在热力学方面,新的热力学模型的开发,各种热力学模型的比较筛选。
特别是在分析和解决传质分离设备的设计、操作、控制过程中,开发新的传质分离过程,往往离不开平衡数据的测定,关联和推算。
乙醇—水体系是一种完全互溶的正偏差非理想溶液体系,它具有最低恒沸点是化工生产中常见的均相互溶体系,具有典型代表意义[11-13]。
1964年Wilson首先提出以局部组成概念为基础的超额函数模型[28],将局部组成概念应用于Flory和Higgins 对无热溶液所提出的△GE 函数模型,只是简单的用局部体积分数ξii 代替其中的总体平均体积分数x i得:∆G ERT=x i ln(ξiix i)ci=1其中:△G 为Gibbs 自由能,J/mol;R 为气体常数,8.314J/(mol.K);E 为超额性质;T 为热力学温度,K;c为组分数目;x i为i组分的总体平均体积分数;ξii为i 组分的局部体积分数。
用Wilson 方程进行计算计算值和实测值吻合基本良好。
Wilson方程的突出优点是能表征含极性组分体系和含非极性组分体系的组分活度系数,且可直接从二元物系参数推算多元物系的气液平衡数据。
其缺点主要表现在不能用于液液不互溶区。
氨-水体系存在于化学化工、环境、吸收制冷等各领域。
在合成氨、尿素、煤焦化、乙二胺和哌嗪等方面都涉及氨-水体系的热力学性质和精馏分离技术。
在工业上的吸收制冷系统中,氨水吸收式制冷系统因其具有环境友好和技术性优良的特点,近年来日渐引起人们的关注[5]。
在这些领域中,氨-水体系气液平衡(VLE)的预测是重要的基础工作。
氨-水体系是一个高度非理想的体系,由于氨与水两种分子间存在缔合与离子化的特殊作用,导致体系热力学性质预测困难。
一个多世纪以来,氨水体系的VLE 数据的测定和热力学模型的推算一直是一个活跃的研究领域。
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