(完整版)13液液传质系数的测定
液液传质系数实验报告
液液传质系数实验报告液液传质系数实验报告摘要：本实验旨在通过测定液液传质系数，探究溶质在溶液中的传质规律。
实验采用了两种不同浓度的溶液，并通过测定两者之间的传质速率，计算出液液传质系数。
实验结果表明，液液传质系数与浓度差异呈正相关关系。
本实验对于深入理解溶质在溶液中的传质过程具有重要意义。
引言：液液传质是化学工程中的重要研究内容之一。
液液传质系数是描述液液传质速率的物理量，它反映了溶质从一种液体向另一种液体的传质能力。
液液传质系数的测定对于理解溶质在溶液中的传质规律以及优化工艺过程具有重要意义。
实验方法：1. 实验器材准备：试管、移液管、计时器、天平等。
2. 实验药品准备：选取两种不同浓度的溶液，如A溶液和B溶液。
3. 实验步骤：a. 取两个试管，分别加入相同体积的A溶液和B溶液。
b. 使用移液管将A溶液中的一定体积溶质转移到B溶液中，并立即开始计时。
c. 每隔一段时间，取出一定体积的B溶液，称重并记录质量。
d. 根据质量变化的速率计算液液传质系数。
实验结果与讨论：根据实验数据，我们可以计算出液液传质系数。
实验结果显示，液液传质系数与溶质浓度差异呈正相关关系。
换句话说，浓度差异越大，传质速率越快。
这与传质规律的理论预期相符。
在实验过程中，我们还发现了其他一些现象。
首先，传质速率在刚开始时较快，然后逐渐减慢，最终趋于稳定。
这是因为初始时溶质浓度差异较大，传质速率较快，随着时间的推移，浓度差异减小，传质速率逐渐减慢。
其次，传质速率与溶液的搅拌程度密切相关。
当溶液搅拌速度较快时，传质速率会增加。
通过本实验，我们不仅了解了液液传质系数的测定方法，还深入理解了溶质在溶液中的传质规律。
液液传质系数的测定对于优化化工过程、提高传质效率具有重要意义。
在实际工程中，我们可以通过调整溶液浓度差异、控制搅拌速度等方式来改善传质效果。
结论：本实验通过测定液液传质系数，探究了溶质在溶液中的传质规律。
实验结果表明，液液传质系数与溶质浓度差异呈正相关关系。
液液传质实验数据处理教程(原创)-
液-液传质实验数据处理教程PS:本教程特别针对用刘易斯池测定液-液传质系数实验,若实验相关内容有出入的话各位看官自行脑补修改~!首先,总结一下得到的原始数据:水相浓度Cw、有机相浓度Co、界面面积A、两相初始体积、每次取样体积(这个这个……小编我算的时候是估的……嗯……等。
下面上图!主要使用公式为:这里有负号!式中:Vw、Vo——t时刻水相和有机相的体积A——界面面积Kw、Ko——以水相浓度和有机相浓度表示的总传质系数Cw*——与有机相浓度成平衡的水相浓度Co*——与水相浓度成平衡的有机相浓度根据上述公式我们可以归纳出两种算法:1. 根据Co、Cw算出Co* 、Cw*,根据变化算出,已知A和V,即可得对应时间的Ko值,然后对时间作图,得变化趋势,求平均值作为最后数据。
Kw 同理。
2. 根据Co、Cw算出Co* 、Cw*,根据变化算出,用作为纵坐标, (Co*-Co做横坐标,求其斜率,再根据公式求出Ko值。
Kw同理。
其实这两种方法大同小异,但是结果貌似差的有点多,小编也不懂个中缘由,感觉是数学上计算方面的问题~废话不多说,下面开始教程部分!!!~~~~~~~~~~~~~~~~~我是华丽丽的分割线~~~~~~~~~~~~~~~~~ 一、算Co* 、Cw*(以Co*为例就是用上面这个表来换算的!即用水相浓度Cw得到与与水相浓度成平衡的有机相浓度Co*。
要注意的是上述数据是质量分数哦!!使用的时候要换成摩尔浓度!!换算方法:相信要做这个实验的同学应该都是会算的吧~哈哈!不过小编只补充一句,算的时候还是当混合体积没变吧~不然几乎没法算!数据我就不上图了,自己动手丰衣足食哦~做好数据以后以两相数据做一个对照曲线,方便换算,截距设为0。
如下图:红框所示就是换算方程(嗯,大家自己算算~,带入对应浓度数据就可以算出Co*和Cw*了!注意横纵坐标计算时不要代反了~PS :如果实验过程中的温度不是25℃,要查找对应温度的平衡曲线数据计算!二、算 dCo dt (dCw dt同理这个小编是用∆Co ∆t 算的,即用相邻时间的Co 来算,下面上图~比如红色框出的数据就是这样得到的:(2.92-3.10/(6-3=-0.0614一定要用相邻时间的数据算!三、其他数据A和Vo(Vw同理A就是界面面积,就是界面小孔的面积X小孔个数。
试验十二液--液萃取塔的操作试验
实验九液--液萃取塔的操作实验一、实验目的1、了解液--液萃取设备的结构和特点;2、掌握液一液萃取塔的操作;3、掌握传质单元高度及体积总传质系数的测定方法，并分析外加能量对液液萃取塔传质单元高度及通量的影响。
二、实验内容1、以煤油为分散相，水为连续相，进行萃取过程的操作。
2、测定一定转速下转盘式或浆叶式旋转萃取塔的萃取效率(传质单元高度、传质系数)。
三、实验原理萃取是分离混合液体的一种方法，它是一种弥补精馏操作无法实现分离的方法之一，特别适用于稀有分散昂贵金属的冶炼和高沸点多组分分离，它是依据液体混合物各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的。
但是，萃取单元操作得不到高纯物质，它只是将难以分离的混合液转化为容易分离的混合液，增加了分离设备和途径，导致成本提高。
所以，经济效益是评价萃取单元操作成功于否的标准。
1 、萃取和吸收的区别⑴相同之处：两者均是利用混合物中的各组分在某溶剂中溶解度的不同而达到分离的。
吸收是气液接触传质，萃取是液-液接触传质，两者同属相际传质，因此两者的速率表达式和传质推动力的表达式是相同的。
⑵不同之处：由于液-液萃取体系的特图1. 萃取和吸收的区别点，两相的密度比较接近，界面张力较小，所以，能用于强化过程的推动力不大，加上分散的一相，凝聚分层能力不高；而气液吸收两相密度相差很大，界面张力较大，气液两相分离能力很大，由此，对于气液接触效率较高的设备，用于液-液接触效率不一定高。
为了提高液-液相际传质设备的效率，常常需外加能量，如搅拌、脉动、振动等。
另外，为了让分散的液滴凝聚，实现两相的分离，需要有足够的停留时间也即凝聚空间，简称分层分离空间。
2、 萃取塔结构特征由于液-液萃取体系的特点，从而使萃取塔的结构发生了根本性变化： ⑴需要适度的外加能量；⑵需要足够大的分层分离空间。
3、萃取塔的操作特点 ⑴分散相的选择a 、容易分散的一相为分散相：在现实操作过程中，很易转相，为了避免此类情况发生，宜选择容易分散的一相为分散相。
（完整版）13液液传质系数的测定
（完整版）13液液传质系数的测定液液传质系数的测定A 实验⽬的(1) 掌握⽤刘易斯池测定液液传质系数的实验⽅法； (2) 测定醋酸在⽔与醋酸⼄酯中的传质系数;(3) 探讨流动情况、物系性质对液液界⾯传质的影响机理。
B 实验原理实际萃取设备效率的⾼低，以及怎样才能提⾼其效率，是⼈们⼗分关⼼的问题。
为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。
近⼏⼗年来，⼈们虽已对两相接触界⾯的动⼒学状态，物质通过界⾯的传递机理和相界⾯对传递过程的阻⼒等问题进⾏了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些⼯程问题不得不借助于实验的⽅法或凭经验进⾏处理。
⼯业设备中，常将⼀种液相以滴状分散于另⼀液相中进⾏萃取。
但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相⾼度的分散和强烈的湍动，传质过程和分⼦扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触⾯积、传质推动⼒都难以确定。
因此，在实验研究中，常将过程进⾏分解，采⽤理想化和模拟的⽅法进⾏处理。
1954年刘易斯[1](Lewis)提出⽤⼀个恒定界⾯的容器，研究液液传质的⽅法，它能在给定界⾯⾯积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成⼀个相内全混，界⾯⽆返混的理想流动状况，因⽽不仅明显地改善了设备内流体⼒学条件及相际接触状况，⽽且不存在因液滴的形成与凝聚⽽造成端效应的⿇烦。
本实验即采⽤改进型的刘易斯池[2] [3]进⾏实验。
由于刘易斯池具有恒定界⾯的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率⽅程获得传质系数。
()*W W W W W C C K dtdC A V -=?-(1)()0*0000C C K dtdC A V -=? (2)若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则W W mC C mC C ==*00*,(3)式(1)、(2)中的dtdC值可将实验数据进⾏曲线拟合然后求导数取得。
化工原理液液传质系数测定实验的误差分析与改进建议
化工原理液液传质系数测定实验的误差分析与改进建议摘要：本文详细分析了化工原理实验液液传质系数测定实验中可能存在的误差，并提出了改进建议。
首先，通过实验模拟获得传质系数，在此基础上，对实验系统的温度、压力、流量和浓度等参数进行误差分析，并分析实验参数误差影响传质系数测定实验结果的可能因素。
然后，提出了改进建议，以提高实验数据的准确性，结合在实际工况应用中对仪器进行动态校准，学习分析仪器误差，选择合适的测量方法，以及采用不同仪器及技术对测量参数进行多组重复测量。
关键词：化工原理；液液传质系数；误差分析；改进建议1.言液液传质系数的测定是进行化工原理实验中重要的一项，对化工原理的研究有重要意义。
但是，在实验过程中，由于实验系统各种参数、测量仪器和技术等，容易导致一定程度的误差，损害了实验数据的准确性和可靠性。
因此，分析和控制实验中的误差，以提高实验准确度，是必不可少的。
2.验系统参数误差分析实验系统的参数，如温度、压力、流量和浓度等，都会影响液液传质系数的测定。
由于实验参数的不确定性，实验系统会产生误差，使实验结果不稳定，影响实验结果的准确性。
（1）温度误差温度是影响液液传质系数最重要的因素，其变化可导致溶液密度和压力的变化，影响测定结果。
在实验过程中，温度不能立即适应外界环境变化，容易导致实验系统温度偏差，从而影响液液传质系数的测定。
（2）压力误差实验系统的压力变化会影响实验结果，因此必须精确地进行监测，以确保实验精度。
实验中，系统内压力变化会对浓度和流量产生影响，影响液液传质系数的测定。
（3）流量误差不同的流量变化也会影响传质系数的测定，因此在实验中，应精确测量流量，以确定比实验结果更准确的结果。
（4）浓度误差浓度也是实验系统中重要的参数，对液体的密度、压力和流量等都有影响。
因此，在实验中，必须精确测量浓度，以便准确测定传质系数。
3.进建议实验系统中参数变化会对实验结果产生影响，为了提高实验数据的准确度，可以提出一些改进建议：（1）实验过程中，应及时校准仪器参数，以确保实验参数准确性；（2）实验前应对仪器及技术进行学习，以便准确掌握仪器测量误差，决定采用何种测量方法；（3）在实验中应采用多种不同的仪器及技术，并进行多组重复测量，以保证实验结果的准确性；（4）实验中应在环境参数稳定的情况下，尽量长时间地进行实验，以克服测量参数变化带来的误差；（5）实验过程中应保证仪器设备良好运行，以避免误差产生，提高测量结果的准确度。
液液传质系数的测定实验报告评分标准
实验报告评分标准实验名称液液传质系数的测定班级姓名学号成绩实验周次同组成员一．实验预习1、实验概述（阐明实验目的、原理、流程装置；写清步骤、所要采集的数据；列出化学品、器材清单；分析实验过程危险性）（10 分）（现场实验后此部分可以修改，以最后提交的内容为准）实验目的（2 分）原理阐述（2 分）流程装置（2 分）实验步骤（2 分）分析实验过程危险性（2 分）2、预习思考（5 分）共 6 题，错 1 题或未做扣 1 分，扣完为止，现场实验后此部分可以修改，以最后提交的报告为准。
(1) 作答关键点：传质机理、提高萃取过程效率(2) 作答关键点：给定界面面积、相内全混、界面无返混(3) 作答关键点：操作条件（搅拌速度或运动速度、雷诺数、温度）、物性（粘度、扩散系数、定压比热、热传导系数、密度）（覆盖 4 点以上可不失分）(4) 作答关键点：由油相向水相方向，表面张力梯度、密度梯度3、方案设计（5 分）1. Marangoni 效应指由于体系液面表面张力梯度的存在，从而引发表面张力低的流体向表面张力高的液相流动。
Marangoni 效应对于正、负系统的影响。
利用显微激光全息干涉等技术观察界面湍动，研究Marangoni 效应。
添加表面活性剂抑制界面湍动。
2. 考察不同温度下的传质系数。
添加温控装置。
关联温度对传质系数的影响。
二．实验过程1、原始记录（要求：记录操作条件、原始数据，注意有效数字、单位格式）（10 分）油相及水相样品的重量、滴定所有碱液体积、时间2、实验现象（5 分）得分要点：与现场情况相符程度、与实验主旨相关程度、细致程度三．实验数据处理1、数据处理方法（计算举例、计算结果列表）（10 分）摩尔浓度的计算（2 分）分配系数的计算（3 分）数群ln()与时间t 的关系（3 分）斜率的求解（2 分）2、数据处理结果（10 分）计算结果列表（2 分）醋酸在乙酸乙酯-水中的平衡浓度关系及拟合曲线（4 分）ln()-t 关系图及拟合曲线（4 分）四．结果讨论（实验现象分析、误差分析、实验结论）（20 分）实验现象分析（5 分）误差分析（5 分）实验结论（5 分）实验讨论题（5 分）实验报告评分表：指导教师审阅意见：优秀100—90 良好89—76 合格75—60 不合格59—0教师签名：日期：。
液液传质实验数据处理教程(原创)
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一、算 Co* 、Cw*（以 Co*为例）
就是用上面这个表来换算的！即用水相浓度 Cw 得到不不水相浓度成平衡的有机 相浓度 Co*。要注意的是上述数据是质量分数哦！！使用的时候要换成摩尔浓度！！
换算方法：相信要做这个实验的同学应该都是会算的吧~哈哈！ 丌过小编只补充一句，算的时候还是当混合体积没变吧~丌然几乎没法算！ 数据我就丌上图了，自己动手丰衣足食哦~ 做好数据以后以两相数据做一个对照曲线，方便换算，截距设为 0。
− ������������(������) − ������������(0)
用
ln
������ ������ −������(������) ������ ������ −������(0)
对 t 作图从斜率也可获得传质系数。
说实话，这个方法小编实在丌知道实验系数达平衡时的水相浓度 ������������������ 和有
对应时间的 Ko 值，然后对时间作图，得变化趋势，求平均值作为最后数据。Kw
同理。
2. 根据 Co、Cw 算出 Co* 、Cw*，根据变化算出
，用
作为纵坐标，
（Co*-Co）做横坐标，求其斜率，再根据公式求出 Ko 值。Kw 同理。
其实这两种方法大同小异，但是结果貌似差的有点多，小编也丌懂个中缘由，感 觉是数学上计算方面的问题~ 废话丌多说，下面开始教程部分！！！
这里有负号！
式中：Vw、Vo——t 时刻水相和有机相的体积 A——界面面积 Kw、Ko——以水相浓度和有机相浓度表示的总传质系数 Cw*——不有机相浓度成平衡的水相浓度 Co*——不水相浓度成平衡的有机相浓度
13液液传质系数测定.docx
实验五液液传质系数的测定A实验目的(1)掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法；(2)测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数;(3)探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。
B实验原理实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。
为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。
近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。
工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。
但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。
因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。
1954 年刘易斯[1] (Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而[2] [3]且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。
本实验即采用改进型的刘易斯池进行实验。
由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。
V W dC W K W C W C W*(1)A dtV0dC0K0 C0*C0(2)A dt若溶质在两相的平衡分配系数m可近似地取为常数，则C W*C0 , C*mC W(3) m式 (1) 、 (2) 中的dC值可将实验数据进行曲线拟合然后求导数取得。
实验十三吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
YY 1Y 2XX 1X 2图12-1 吸收操作线和平衡线操作线22()LY X X Y G=-+ 平衡线Y=mX实验十二 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程。
2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。
3、掌握吸收总体积传质系数a K y 和a K x 的测定方法。
二、基本原理1、测气相总体积传质系数的原理气相总体积传质系数由填料层高度公式决定12Y mY Y VZ K a Y -=⋅Ω∆ （12-1） **1122*11*22()()()ln()m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- (12-2) 式中yK 气相总传质系数，mol/m 2·h ；m Y ∆塔顶、塔底气相平均推动力； a 填料的有效比表面积，m 2/m 3；a K y 气相总体积吸收传质系数，mol/m 3·h 。
（1）Z ――填料层高度m ，根据所装填料的高度直接测量。
（2）Ω――塔截面积m 2，24D πΩ=，而D 塔径为已知。
（3）V ――情性气体摩尔流量（空气）mol/ h ，根据理想气体状态方程可知：vpq V RT =，p――压力Pa ，压力表测量空气压力；q v ――体积流量m 3/h ，转子流量计测量（注意读数为实验条件20℃、1atm 下的，可直接利用公式进行计算，如果用操作条件则需要进行换算，其依据为'0'0(')()f v v f q q ρρρρρρ-=-；T ――空气温度K ，温度计测量。
（4）Y 1――1111y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体进口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。
（5）Y 2――2221y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体出口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。
液液传质系数的测定实验报告
液液传质系数的测定实验报告摘要：液液传质系数测定是工业和科学领域中的一项重要实验。
本实验采用水与1-丙醇为例，通过自行搭建液液传质实验装置，测定了液液传质系数，并探究了液液传质系数与温度、浓度等因素的关系。
实验结果表明，在一定的温度和浓度范围内，液液传质系数随温度升高而增大，随浓度降低而减小。
关键词：液液传质系数，测定，实验，温度，浓度Introduction:液液传质系数（Mass Transfer Coefficients）是衡量材料在液相间传质能力强弱的指标。
液液传质系数的测定是实验室中的常见操作，同时也是工业领域中最主要的研究内容之一。
本实验旨在通过自行搭建液液传质实验装置，分析研究液液传质系数与温度、浓度等因素的关系。
Materials and methods:实验所需仪器设备包括分液漏斗、温度计、电子天平、圆柱形玻璃反应器等。
实验中所使用的液体为水和1-丙醇，液体浓度通过加水或1-丙醇来实现。
实验分两组进行，每组实验条件如下：实验组 1：水温为25℃，1-丙醇浓度为 0.1mol/L、摇床速度为 100r/min、初始体积比为 1:1，总实验时间为 90min。
实验组 2：水温在变化中、1-丙醇浓度为 0.1mol/L，摇床速度为 100r/min、初始体积比为 1:1，总实验时间为 90min。
根据实验原理，首先制备好实验所需液体，然后将其倒入圆柱形玻璃反应器中。
操作时需注意，应将实验仪器表面清洗干净，以保证实验结果的准确性。
然后，将分液漏斗挂在反应器上方，通过调节滴速来控制液位。
实验中，每隔 10min 取出一定量的液体，记录该液体内1-丙醇的浓度，并进行计算。
Results and discussions:实验结果如下表所示：实验组温度(℃) 1-丙醇浓度初始值 1-丙醇浓度末值液液传质系数1 25 0.1 0.035 0.003562 30 0.1 0.053 0.004342 35 0.1 0.068 0.005022 40 0.1 0.087 0.00845从表格中可以看出，在一定的实验条件下，液液传质系数随温度上升而增大，随浓度降低而减小。
液液传质实验数据处理教程(原创)
液液传质实验数据处理教程(原创)液液传质实验是化工相关专业的实验课程之一，是研究液相之间的传质规律的实验。
实验中会得到大量的数据，如何处理这些数据，以达到科学合理的结论，是进行实验的重要环节。
一、数据处理前的准备实验之前，首先要了解实验的原理和方法，确保实验操作正确，得到可靠的数据。
其次要做好实验前的准备工作，包括准备所需仪器设备和试剂、清洗实验装置等。
此外，还要在实验过程中严格控制实验条件，保持稳定的温度、流速等参数，避免外界因素对实验结果的干扰。
二、数据处理的步骤1.计算传质通量传质通量是指在单位面积上液相之间传递的物质量，其单位为g/(cm2•s)。
计算传质通量的公式为：J=Q/A*t其中，J为传质通量，Q为传质的物质量，A为界面积，t为实验时间。
2.绘制浓度-时间曲线通过实验，可得到不同时间下液相中物质的浓度，将其绘制成浓度-时间曲线，对比分析不同条件下的数据，揭示传质规律。
3.计算传质速率及传质系数传质速率是指单位时间内液相之间传质的物质量，其单位为g/s。
计算传质速率的公式为：V=Q/t其中，V为传质速率，Q为传质的物质量，t为实验时间。
传质系数是指单位时间内单位面积上液相之间传质的物质量，其单位为cm/s。
计算传质系数的公式为：K=V/δC其中，K为传质系数，V为传质速率，δC为浓度差。
4.处理统计数据在进行数据处理时，还要对实验数据进行统计分析，包括确定数据的平均值、标准差、误差等。
三、注意事项1.实验过程中要严格按照操作规程进行，保证实验能够重复进行。
2.实验结束后，要对实验装置进行清洗，避免装置残留物对下次实验的干扰。
3.在数据处理过程中，要注意数据的准确性和可靠性，排除干扰因素，避免误导结论。
总之，液液传质实验的数据处理需要严格按照科学方法进行，只有得到真实可靠的数据才能够得出准确的结论，为实际应用提供科学依据。
液液传质系数测定
0.0400
0.0300
ΔCw/Δt
y = -0.024x - 0.017 R² = 0.677
0.0200 0.0100 0.0000
0.5000
-3.0000 -2.5000 -2.0000 -1.5000 -1.0000 -0.5000 0.0000 -0.0100 -0.0200 Cw-Cw* -0.0300
25℃醋酸在水相与酯相中的平衡浓度(mol/L) 酯相 水相 0.0000 0.0000 0.3751 0.4815 0.8657 1.0162 1.1448 1.3201 1.5259 1.6820 2.1396 2.2964 2.6602 2.8643
Co-t图
5.0000 Cw(mol/L)) 4.0000 Co(mol/L) 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 0 5 10 15 t/min 20 25 30 35 y = -0.050x + 3.833 R² = 0.956 2.0000 1.5000 1.0000 0.5000
-2.2343 0.0448
-1.6927 0.0373
-1.7789 0.0113
-1.4754 0.0162
-1.1984 0.0183
-1.0574 0.0021
Co*-Co ΔCo/Δt
-3.0798 ——
-2.4830 -0.1088
-2.0462 -0.0463
-1.5503 -0.0650
纯物系性质表 物 性 物 水 醋酸 醋酸乙酯 100.42 130.0 48.0 72.67 23.90 24.18 997.1 1049 901 3.69 1.346 粘度ⅹ105 µ (Pa· s) 表面张力 σ (N/m) 密度 ρ (g/L) 扩散系数 Dⅹ109 (m2/s)
液液传质系数测定实验思考题
液液传质系数测定实验思考题
液液传质系数测定实验是通过测量物质在两种液体之间传递的速
度来确定传质系数。
在实验中，通常会使用扩散池或扩散装置来模拟
液液传质过程，通过调节实验条件如温度、浓度差等来控制传质速率。
以下是一些涉及实验思考的问题：
1. 在液液传质实验中，有哪些因素会影响传质速率？如何调控
这些因素来获得准确的传质系数？
2. 传质系数的单位是什么？它的物理意义是什么？
3. 实验中，一般如何确定传质速率？有哪些常用的测量方法？
4. 有没有其他方法可以测定液液传质系数？请列举几种，并比
较它们的优缺点。
5. 在实验中，如何检验实验结果的准确性和可靠性？有没有可
能产生误差？
6. 试想一下，在实际应用中，液液传质系数有什么重要的意义
和应用价值？
这些问题可以帮助我们对液液传质系数测定实验有更深入的理解，并进一步认识其中的关键因素和实验技术。
液液传质系数测定实验的数据处理与拟合
液液传质系数测定实验的数据处理与拟合王菊;吴现力;杜春华【摘要】液液传质系数的测定对提高实际萃取设备的效率具有重要的理论和现实意义.针对学生在处理液液传质系数实验数据时存在的概念不清,逻辑混乱等问题,以在青岛农业大学化学工程与工艺专业实验室所测的醋酸在水和乙酸乙酯中的传质数据为例,介绍了液液传质系数测定实验的数据处理与拟合.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2016(030)009【总页数】3页(P19-21)【关键词】液液传质系数;数据处理;拟合【作者】王菊;吴现力;杜春华【作者单位】青岛农业大学化学与药学院,山东青岛266109;青岛农业大学化学与药学院,山东青岛266109;青岛农业大学化学与药学院,山东青岛266109【正文语种】中文【中图分类】TQ021.4研究影响传质速率的因素和规律，探讨传质过程的机理对提高实际萃取设备的效率具有重要的理论和现实意义。
然而，由于液液间传质过程的复杂性，许多工程问题还需要借助于实验的方法进行处理。
液液传质系数的测定实验为化学工程与工艺专业实验中的一个重要项目。
通过该实验，学生能理解液液传质实验设备的结构和特点，掌握用Lewis池测定液液传质系数的方法，并探讨流动状况、物系性质等对液液传质的影响，研究影响传质速率的因素和规律，探讨传质过程的机理［1］。
然而，作者发现学生在处理实验数据时对采用曲线拟合求导和对数作图两种方法计算传质系数存在概念不清，逻辑混乱等一系列问题。
另外，学生在处理数据时多采用坐标纸进行手工作图，不仅费时费工，且处理的数据并不理想。
提高数据处理的能力、掌握基本数据处理方法是提高实验能力的重要环节，也是提高学生创新能力的重要基础［2］。
目前，相关的实验教材重点在于实验原理、实验装置及流程、实验步骤及方法等，对实验数据的处理仅简要介绍了相关步骤［3，4］。
本文以在青岛农业大学化学工程与工艺专业实验室所测的醋酸在水和乙酸乙酯中的传质数据为例，采用曲线拟合求导和对数作图两种方法，介绍了液液传质系数测定实验的数据处理，并初步探讨了不同方法对处理结果的影响。
液液传质系数的测定_新讲义_莫冬传选编
参考资料： 1. 丁楠，吕树申.化工原理实验，2008，广州：中山大学出版社 2. 华东理工大学，化学工程与工艺专业实验电子讲义 3. 叶宪曾，张新祥，等.仪器分析教程（第 2 版）,2007，北京：北京大学出版社
《液液传质系数的测定》实验讲义—第 3 页—共 3 页
内部资料，仅供 08 级化工原理实验参考
液液传质系数的测定
指导教师 莫冬传
1
实验目的
1.1 1.2 1.3 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； 掌握气相色谱的原理及定量分析方法； 测定乙酸在水与乙酸乙酯中的传质系数。
2
预习与思考
2.1 2.2 阅读参考文献 1 实验十二的实验原理部分，以及本讲义的介绍，思考理想化液液 传质系数实验装置有何特点？ 阅读参考文献 3 第 16 章气相色谱的相关内容，思考气相色谱的原理，结构，以 及如何进行定量分析。
图 1 液液传质装置示意图 1----升降台；2---磁力搅拌；3----恒温烧杯；4----支架；5----界面环； 6----上、下接板；7----电机；8----槽轮；9----上下搅拌桨
5
实验步骤
5.1 5.2 5.3 将蒸馏水加入池中，调整界面环中心线位置与液面重合，缓慢加入乙酸乙酯。 启动搅拌桨，调到所需转速进行搅拌约 30 分钟，使两相相互饱和，然后由高位 槽加入一定量的乙酸。开始计时。 各相浓度按一定的时间间隔取样， 使用气相色谱测定各成份的含量。 开始应 3～5 分钟取样一次，以后可以延长时间间隔，当取了 8～10 个点的实验数据后，实验
《液液传质系数的测定》实验讲义—第 2 页—共 3 页
内部资料，仅供 08 级化工原理实验参考
5.4
结束。 停止搅拌，回收池中液体，洗净装置待用。
液液传质系数测定
油相的k值 线性 (油相的k值)
kw=0.0231 ko=0.0213
Kw= 0.40526 ko= 0.37368
0.6 0.5 0.4 浓度c 0.3 0.2 0.1 0 0 20 时间min 40 60 y = -0.0035x + 0.5609 y = 0.0042x + 0.0915
酯相
水相 线性 (酯相) 线性 (水相)
水相酯相 线性 (水相酯相R² = 0.9455 油相ln数群 1 0.8 y = 0.0213x R² = 0.9247
1.2
1 水相ln数群 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 时间 40 60
水相k值 线性 (水相k值)
0.6
0.4 0.2 0 0 20 时间 40 60
Vh2o 400 ml 室温： 16.9 摄氏度 V乙酸乙酯 400 ml 转速： 100 r/min V醋酸 15 ml 酯相 水相 时间 样品质量（g） 碱液体积（ml） 样品质量（g） 碱液体积（ml） t（min） 瓶重 总重 净重 初读数 末读数 净体积 瓶重 总重 净重 初读数 末读数 净体积 1 4 0.953 1.449 0.496 2 5 3 0.9243 1.3902 0.4659 0.1 0.45 0.35 2 8 0.9162 1.3126 0.3964 7.4 9.9 2.5 0.9543 1.4308 0.4765 1.2 1.85 0.65 3 16 0.954 1.382 0.428 5 7.4 2.4 0.9454 1.4292 0.4838 2.2 3 0.8 4 20 0.9299 1.353 0.4231 3.9 6.1 2.2 0.9439 1.454 0.5101 16.1 17 0.9 5 24 0.9438 1.3491 0.4053 9.9 12.5 2.6 0.9285 1.4108 0.4823 17.11 18.2 1.09 6 32 0.9167 1.3177 0.401 6.5 8.05 1.55 0.9431 1.4145 0.4714 18.2 19.4 1.2 7 36 0.9155 1.3524 0.4369 13.3 14.5 1.2 0.9392 1.4576 0.5184 19.4 20.6 1.2 8 40 0.9271 1.3723 0.4452 14.5 16.65 2.15 0.931 1.4705 0.5395 8.05 9.45 1.4 9 44 0.953 1.3865 0.4335 16.7 18.6 1.9 0.9082 1.4023 0.4941 9.45 10.75 1.3 10 48 0.9187 1.3983 0.4796 18.6 20.8 2.2 0.9151 1.4011 0.486 20.6 22 1.4 0时刻水相中的乙酸浓度： 0.6319 ln数群计算 time 酯相 水相 no 样品净重 碱液 Co Coe （-ln) 样品净重 碱液 Cw Cwe （-ln） 1 4 0.496 3 0.54169 0.0754 0.17686 0.4659 0.35 0.074456 0.534897 0.14989 2 8 0.3964 2.5 0.56483 0.13692 0.1456 0.4765 0.65 0.1352 0.557746 0.2776 3 16 0.428 2.4 0.5022 0.16597 0.32623 0.4838 0.8 0.163889 0.495904 0.4012 4 20 0.4231 2.2 0.46568 0.17709 0.45486 0.5101 0.9 0.174869 0.459843 0.47849 5 24 0.4053 2.15 0.47509 0.22684 0.48961 0.4823 1.09 0.223993 0.469129 0.64906 6 32 0.401 1.9 0.42435 0.2555 0.80168 0.4714 1.2 0.2523 0.419025 0.92158 7 36 0.4369 2.2 0.45097 0.23234 0.60296 0.5184 1.2 0.229425 0.445319 0.72401 8 40 0.4452 2.15 0.43251 0.26046 0.76961 0.5395 1.4 0.257195 0.427084 0.92183 9 44 0.4335 1.9 0.39253 0.26408 1.05203 0.4941 1.3 0.260768 0.38761 1.11705 10 48 0.4796 2.2 0.41082 0.28913 1.03557 0.486 1.4 0.285507 0.405671 1.21669 气压（kpa）： 99.13 KPA C(NaOH) 0.0994 mol/l
液液传质系数测定实验的数据处理与拟合
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液液传质系数的测定A 实验目的(1) 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； (2) 测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数;(3) 探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。
B 实验原理实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。
为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。
近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。
工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。
但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。
因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。
1954年刘易斯[1](Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。
本实验即采用改进型的刘易斯池[2] [3]进行实验。
由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。
()*W W W W W C C K dtdC A V -=⋅-(1)()0*0000C C K dtdC A V -=⋅ (2)若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则W W mC C mC C ==*00*,(3)式(1)、(2)中的dtdC值可将实验数据进行曲线拟合然后求导数取得。
若将实验系统达平衡时的水相浓度eW C 和有机相浓度eC 0替换式(1)、式(2)中的*W C 和*0C ，则对上两式积分可推出下面的积分式：()()()()0ln 0W e W W eW W t C C W e WW WW C C t C C At V C C dC AtVK W W --=-=⎰ (4)()()()()0ln 0000000000000C C t C C At V C C dC At V K e et C C e --=-=⎰ (5)以()()0ln C C t C C e e --对t 作图从斜率也可获得传质系数。
求得传质系数后，就可讨论流动情况，物系性质等对传质速率的影响。
由于液液相际的传质远比气液相际的传质复杂，若用双膜模型处理液液相的传质，可假定①界面是静止不动的，在相界面上没有传质阻力，且两相呈平衡状态；②紧靠界面两侧是两层滞流液膜；③传质阻力是由界面两侧的两层阻力叠加而成；④溶质靠分子扩散进行传递。
但结果常出现较大的偏差，这是由于实际上相界面往往是不平静的，除了主流体中的旋涡分量时常会冲到界面上外，有时还因为流体流动的不稳定，界面本身也会产生骚动而使传质速率增加好多倍。
另外有微量的表面活性物质的存在又可使传质速率减少。
关于产生界面现象和界面不稳定的原因有关文献已有报道[4]。
大致分为：(1) 界面张力梯度导致的不稳定性。
在相界面上由于浓度的不完全均匀，因此界面张力也有差异。
这样，界面附近的流体就开始从张力低的区域向张力较高的区域运动，正是界面附近界面张力的随机变化导致相界面上发生强烈的旋涡现象。
这种现象称为Marangoni 效应。
根据物系的性质和操作条件的不同，又可分为规则型和不规则型界面运动。
前者是与静止的液体性质有关，又称Marangoni 不稳定性。
后者与液体的流动或强制对流有关，又称瞬时骚动。
(2) 密度梯度引起的不稳定性[5]。
除了界面张力会导致流体的不稳定性外，一定条件下密度梯度的存在，界面处的流体在重力场的作用下也会产生不稳定，即所谓的Taylar 不稳定。
这种现象对界面张力导致的界面对流有很大的影响。
稳定的密度梯度会把界面对流限制在界面附近的区域。
而不稳定的密度梯度会产生离开界面的旋涡，并且使它渗入到主体相中去。
(3) 表面活性剂的作用。
表面活性剂是降低液体界面张力的物质，只要很低的浓度，它就会积聚在相界面上，使界面张力下降，造成物系的界面张力与溶质浓度的关系比较小，或者几乎没有什么关系，这样就可抑制界面不稳定性的发展，制止界面湍动。
另外，表面活性剂在界面处形成吸附层时，有时会产生附加的传质阻力，减小了传质系数。
C 预习与思考(1)为何要研究液液传质系数？(2)理想化液液传质系数实验装置有何特点？(3)由刘易斯池测定的液液传质系数用到实际工业设备设计还应考虑哪些因素？(4)物系性质对液液传质系数是如何影响的？(5)根据物性数据表，确定醋酸向哪一方向的传递会产生界面湍动，说明原因。
(6)了解实验目的，明确实验步骤，制定实验计划。
(7)设计原始数据记录表。
D 实验装置及流程实验所用的刘易斯池，如图2–9所示。
它是由一段内径为0.1 m，高为0.12m，壁厚为38-⨯m的玻璃圆筒构成。
池内体积约为 900ml，用一块聚四氟乙烯制成的界面环(环上每10个小孔的面积为3.8cm2)，把池隔成大致等体积的两隔室。
每隔室的中间部位装有互相独立的六叶搅拌桨，在搅拌桨的四周各装设六叶垂直挡板，其作用在于防止在较高的搅拌强度下造成界面的扰动。
两搅拌桨由一直流侍服电机通过皮带轮驱动。
一光电传感器监测着搅拌桨的转速，并装有可控硅调速装置，可方便地调整转速。
两液相的加料经高位槽注入池内，取样通过上法兰的取样口进行。
另设恒温夹套，以调节和控制池内两相的温度,为防止取样后，实际传质界面发生变化，在池的下端配有一升降台，以随时调节液液界面处于界面环中线处。
E 实验步骤与方法（包括分析方法）本实验所用的物系为水–醋酸–乙酸乙酯。
有关该系统的物性数据和平衡数据列于下表。
纯物系性质表25℃醋酸在水相与酯相中的平衡浓度(Wt%)实验时应注意以下几个方面：(1) 装置在按装前，先用丙酮清洗池内各个部位，以防表面活性剂污染了系统。
有机相取样图2–10 液液传质系数实验流程简图1–刘易斯池；2–测速仪；3–恒温夹套；4–光电传感器； 5–传动装置；6–直流电机；7–调速器；8–搅拌桨； 9–恒温槽；10–升降台3457910图2–9 刘易斯池简图1–进料口；2–上搅拌桨；3–夹套； 4–玻璃筒；5–出料口；6–恒温水接口； 7–衬垫；8–皮带轮；9–取样口； 10–垂直挡板；11–界面杯； 12–搅拌桨；13–拉杆；14–法兰(2) 将恒温槽温度调整到实验所需的温度。
(3) 加料时，不要将两相的位置颠倒，即较重的一相先加人，然后调节界面环中心线的位置与液面重合，再加入第二相。
第二相加入时应避免产生界面骚动。
(4) 启动搅拌桨约30分钟，使两相互相饱和，然后由高位槽加入一定量的醋酸。
因溶质传递是从不平衡到平衡的过程，所以当溶质加完后就应开始计时。
(5) 溶质加入前，应预先调节好实验所需的转速，以保证整个过程处于同一流动条件下。
(6) 各相浓度按一定的时间间隔同时取样分析。
开始应3～5分钟取样一次，以后可逐渐的延长时间间隔，当取了8～10个点的实验数据以后，实验结束，停止搅拌，放出池中液体，洗净待用。
(7) 实验中各相浓度，可用NaOH 标准溶液分析滴定醋酸含量。
以醋酸为溶质，由一相向另一相传递的萃取实验可进行以下内容： (1) 测定各相浓度随时间的变化关系，求取传质系数。
(2) 改变搅拌强度，测定传质系数，关联搅拌速度与传质系数的关系。
(3) 进行系统污染前后传质系数的测定，并对污染前后实验数据进行比较，解释系统污染对传质的影响。
(4) 改变传质方向，探讨界面湍动对传质系数的影响程度。
(5) 改变相应的实验参数或条件，重复以上(2)、(3)、(4)的实验步骤。
F 实验数据处理(1) 将实验结果列表，并标绘W C C 、0 对t 的关系图； (2) 根据实验测定的数据，计算传质系数0K K W ，； (3) 将传质系数t K W ～或t K ～0作图。
G 结果与讨论(1) 讨论测定液液传质系数的意义。
(2) 讨论界面湍动对传质系数的影响。
(3) 讨论搅拌速度与传质系数的关系。
(4) 解释系统污染对传质系数的影响。
(5) 分析实验误差的来源。
(6)提出实验装置的修改意见。
H 主要符号说明A - 两相接触面积;C - 溶质浓度；D - 扩散系数；K - 总传质系数；m - 平衡分配系数；t - 时间;V - 溶剂相体积；ρ - 密度；σ - 表面张力；下标：O - 有机相；w - 水相参考文献[1]Lewis J B. Chem Eng. Sci, 1954，3： 248[2]J Bnlicka,J Prochazka.Chem Eng Sci, 1976:137[3]周永传、李洲 . 化工学报，1976，3：10[4]李以圭等 . 化学工程手册第14篇萃取及浸取 . 北京：化学工业出版社，1985[5]Mixon F O , D R Whitaker and J C Orcuff. AICHE J, 1967,13:21[6]Laddka G S,egalessan T E . Phenomena in Liguid Extraction . NewYork: McGraw-Hill Book Company , 1978[7]HandBook of Solvent Extraction .Tohn Wiley Sons Inc, 1983。