二元气液平衡数据测定

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平衡法测定气被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：fL=fV

ii8Vpy=8Vpy=yfsxiiiii(1)常压下，气相可视为理想气体，=1;再忽略压力对流体逸度的影响，f=ps从而得出低压下气液平衡关系式为：py^psxi （2）式中，p——体系压力（总压）；ps 纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算;x.、y. 分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；Y——组分i的活度系数i由实验测得等压下气液平衡数据，则可用

py

i—Xpspy

i—Xps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:In儿=-ln(x1+In儿=-ln(x1+，12x2)+x2( 12ln/1=-ln(x2+^21x1)+x1(—Ax+Ax-—1—） （5）x+AxWilson方程二元配偶函数皿2和,21采用高斯一牛顿法，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(6)f=艺(y -y)2+(y-y(6)尸i 1实'计'2实2计'三、实验装置与流程示意图平衡釜一台（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、液相输送不返混及不易爆沸等。本实验用双循环的小型平衡釜，其结构如图2所示）阿贝折射仪一台超级恒温槽一台50-100十分之一的标准温度计一支、0-50十分之一标准温度计一支所用试剂（无水甲醇、异丙醇）为分析纯试剂附-小气—稣敢怪.一肿：；.：一"II廿新土|一'土通十：,•：附-小气—稣敢怪.一肿：；.：一"II廿新土|一'土通十：,•：％-圈:琲iTul流首：7TW室？培一钟彰m-液tsr■毅栋12—提升存瞄一褓腮郭14一切格套管：IS—真全决每1&T调祓而四、 实验步骤1、 测五组二元系统气液平衡标准数据2、 测温套管中倒入甘油，将标准温度计插入套管中，并将其露出部分中间固定一支温度计，对温度进行校正3、 查整个系统的气密性，以保证实验装置具有良好的气密性，用与系统相连的100毫升针筒与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，硅油U型管中的两个液注差不变时（说明系统是密闭的），然后再通大气4、 平衡釜内加入一定浓度的无水甲醇-异丙醇混合溶液约20-30ml，打开冷却水，安放好加热器，接通电源。开始时缓慢加热，冷凝回流液控制在每秒2〜3滴。稳定地回流约15分钟，以建立平衡状态5、 达平衡后，需要记录下温度计的读数，并用微量注射器分别取气相样品，测定其折射率，对照标准曲线得出汽相组成6、 依次加入同量的一种纯物质5ml，重新建立平衡，实验重复5次7、 实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据五、 实验注意事项1、 在注射纯物质时要缓慢注入以免溅出，不能用水洗涤仪器2、 在温度维持恒定时要再加热5分钟保证确实达到平衡六、实验数据1、原始数据2、数据处理七、实验分析与讨论1、 结果讨论本次实验从结果来看，甲醇组成折光率的测定结果比较准确，制图的分布点成线性分布。最后甲醇气相组成的计算值和实验值比较存在一定的误差，实验所测数据比计算值大，实验过程中物料置换操作、气液蒸馏时间的长短都是造成误差的原因。2、 误差分析实验注射样品液时，注射物料的量