3 实验3 三元液-液平衡数据的测定2017.9

实验：醋酸－水－醋酸乙烯（乙酯）三元体系
• 溶解度曲线：由于分析醋酸最为方便，因此采用浊 点法测定溶解度曲线 并按此数据 对水层 以醋酸及醋酸乙烯为坐标，对油层以醋酸及水为坐 标，画成曲线，以备测定结线时应用。
• 配制一定的三元混合物：经搅拌，静止分层后，分 别取出两相样品，分析其中的醋酸含量，由溶解度 曲线查出另一组分的含量，并用减量法确定第平行线, 其交点就是被测体 系的组成点。
3 . 溶解度曲线
将一定量的 B和S
混合（和点M）
搅拌、静 置分层
加入一定量的A，则和点的组 成将沿着图中的AM线变化；
加入的A的量使得和点移动到M1， 再次充分搅拌后静置分层，
分离的两部分再次达成平衡， 其组成点为图中的R1和E1点
两者部分互溶，经混合分离后， B中含有部分S，而S中含有部分B，
达成平衡，其组成点为P和Q
再次加入A，进行类似操作， 分别得到达成平衡的点 R2，E2； R3，E3；……。 当加入的A的量达到J点时， 混合物不再分离成两个
相，而是混合成一个相。
将R1R2R3…J E1E2E3… 联结成一条光滑的曲线，称 为溶解度曲线。
掌握实验技能，学会三角形相图的绘制。
二、实验原理
三元液－液平衡数据的测定，有两种不同的方 方法一：
恒温，搅拌
三元混合物
达到两相平衡 静止分层
分析两相组成
• 配制一定的三元混合物，在恒定温度下搅拌，充分接触， 以达到两相平衡；
• 然后静止分层，分别取出两相溶液分析其组成。 • 这种方法可直接测出平衡联结线数据，但分析尚有困难。
三元液－液平衡数据的测定
化学化工学院 陈 姚 梁红 李树华
实验2 三元液－液平衡数据的测定
一、实验目的
液－液平衡数据是液－液萃取塔设计及生 产操作的主要依据，平衡数据的获得目前尚 依赖于实验测定。
1．测定醋酸-水-醋酸乙烯在35ºC下液-液平衡数据； 2．通过实验，了解三元系统液-液平衡数据测定方法，
1
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3 4
5
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6
1–导体温度计；2–恒温控制器； 3–木箱；
图4– 2-风 1扇； 三5– 元电 液加—热器 液； 平6– 衡电 数磁据搅实拌器 验；测7定–三 装角 置烧示瓶意图
1-导体温度计；2-恒温控制器；3-木箱；4-风扇；5-电加热器；6-电磁搅拌器； 7-三角烧瓶
四、实验步骤
1. 测定平衡联结线，根据相图，配制在部分互溶区的 三元溶液约30g(见表2-2)，按配样瓶的序号，依次用 移液管准确移取水、醋酸乙烯、醋酸加入底部有支口 的三角瓶中，盖好盖子。 2. 设定实验测定装置的控制温度，一般25-35℃。加 热至恒温，将样品瓶放入恒温箱中，按动磁力搅拌按 钮，搅拌15分钟，静止15分钟，使溶液分层达到平衡。 3． 用2个1mL的洗净干燥取样针筒，分别从样品瓶的 上口及下口取样。上层取样1.0mL，下层取样0.5mL， 在分析天平上称重后，记录重量，分别快速打入事先 已加入约10mL水的2个锥形瓶中，将锥形瓶摇动后，然 后称取两个空针筒的重量，抽样后针筒的重量与空针 筒的重量差即为样品的重量。
原料液（A+B） 溶质A 萃取剂S
分层器
萃取相E
萃余相R
在一定条件下，该二相达到平衡，是传质的限度。 平衡时在一定温度、压强条件下，各组分量不随时间变化
而变化，A在S中是最大溶解度）
液-液相平衡是萃取研究和计算的基础。
2.液-液相平衡：
• 假如所选用的萃取剂与原料液完全不互溶，所得 的萃取相和萃余相均为二组分混合物，则萃取操 作原理和计算与吸收相似。但一般情况下，萃取 剂与原料液为部分互溶，所得的萃取相和萃余相 均为三组分混合物，即萃取过程中至少要涉及到 三个组分，即溶质A、原溶液B和萃取剂S。
浊点法测出三元系的溶解度曲线
平衡联结线：
• 两相区内的混合液分为两个液相（萃取相 、萃余相 ），当 达到平衡时，两个液层称为共轭相，联结共轭液相组成坐标的 直线称为联结线，萃取操作只能在两相区内进行，既在溶解度 曲线以内。
三、实验装置、仪器及试剂
其作用原理是：由电加热器加热并用风扇搅动气流，
促使箱内温度均匀，温度由半导体温度计测量，并由 恒温控制器控制加热温度。实验前应先接通电源进行 加热，设定温度25～35℃，并保持恒温。
续－溶解度曲线
溶解度曲线将三角 形分为两个区域， 曲线以内的区域 为两相区，以外的 为均相区（不分层
的一种均相混合物）。
两相区内的混合液分为两个液相（萃取相 、萃余相 ），当 达到平衡时，两个液层称为共轭相，联结共轭液相组成坐标 的直线称为联结线，萃取操作只能在两相区内进行，既在溶 解度曲线以内。
• 表示三组分混合物的组成平衡关系通常用三角形 相图。
三角形相图（三元物系组成表示方法） • 等边三角形、等腰三角形 、等腰直角三角形。
三角形相图（三元物系组成表示方法）
• A％＋B％＋S％＝1，三角形范围内表示任何三元溶液的组分。 • 三角形的三个顶点分别表示三个纯组分， • 而三边条上的任何一点则表示相中的双组分溶液。
实验原理
方法二： • 先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解
度曲线上的组成与某一物性（如折光率、密度等） 的关系； • 然后再测定相同温度下平衡结线数据，这时只需要 根据已确定的曲线来决定两相的组成。
1.萃取原理和过程
液液萃取原理：
A+B E
S R
S+A(多) B+A(少)
混合器
图1 萃取过程原理图
四、实验步骤
4. 用0.1mol/L的标准NaOH溶液滴定，中性红或酚酞作 指示剂，记录终点时所消耗的NaOH的体积。从而计算 出上、下层醋酸的组成。 5. 由下层的醋酸含量查下层HAc—VAc关系图，得到醋 酸乙烯的含量从而计算出水的含量；由上层的醋酸含 量查下层HAc—H2O关系图，得到上层平衡样中水的含量， 从而计算出VAc的含量。 6．实验结束，关掉磁力搅拌器，关闭电源。
• 稀醋酸的工业萃取过程
醋酸乙酯（S）
稀醋酸 A+B
萃 取 塔
萃取相 A+S 萃余相 萃取部分
恒 沸 精 馏 塔
无水醋酸A 分离部分
提 馏 塔
废水
本次实验内容
• 先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解 度曲线上的组成与某一物性（如折光率、密度等） 的关系；
• 然后再测定相同温度下平衡结线数据，这时只需要 根据已确定的曲线来决定两相的组成。
谢谢