2元系统气液平衡数据测定1.docVIP

一、实验目的 了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。 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。 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。 掌握二元系统气液平衡相图的绘制。 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 平衡法测定气液平衡原理图 当达到平衡时，除了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： （1） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 常压下，气相可视为理想气体，再忽略压力对流体逸度的影响， 从而得出低压下气液平衡关系式为： pyi=γi　　 　　 　　　　 （2） 式中，p——体系压力（总压）； ——纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算； xi、yi——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 （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： ?lnγ1=－ln(x1+Λ12x2)+x2( －) （4） ?lnγ2=－ln(x2+Λ21x1)+x1( －) （5） Wilson方程二元配偶函数Λ12和Λ21采用非线性最小二乘法，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 = 三、主要仪器设备与实验装置流程图： 1．平衡釜一台 2．阿贝折射仪一台 3．超级恒温槽一台 4．50-100十分之一的标准温度计一支 5.所用试剂（无水甲醇、异丙醇）为分析纯试剂。 6.1ml注射器4支、5ml注射器1支。 四、实验内容及操作步骤 1、测10组二元系统气液平衡标准数据，实验室大气压值取101.325KPa。 2、实验测定的是常压下的气液平衡数据，读取当天的实验室大气压值为101.325kpa。 3、平衡釜内加入一定浓度的甲醇－异丙醇溶液，并没过注射器针头。打开冷却水，接通电源。开始时加热电流给到0.1A，五分钟后给到0.2A，在等5分钟后慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体能沸腾为准。冷凝回流液控制在每秒2~3滴。稳定回流约15min，以建立平衡状态。 4、到平衡后，记录温度计的读数，用微量注射器分别取两相样品，用阿贝折射仪测定其折射率。 5、注射器从釜中取出2ml混合溶液，然后加入同量的一种纯物料，重新加热建立平衡。加入那种物料，视上一次平衡组成而定，以免各实验点分布不均，重复实验5次。 6、实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据。 五、实验数据处理 甲醇密度ρ=0.792g/mL 甲醇摩尔质量=32g/moL 异丙醇密度ρ=0.785g/mL 异丙醇摩尔质量=60 g/moL 表1、 二元系统气液平衡标准数据 甲醇的体积分数%甲醇的摩尔分数%折射率001.37691017.3681.36632032.1081.36333044.7741.36025065.4191.35297082.0181.34449094.4521.33591001001.3284 作图可知标准线性关系为 Y=-0.04384X+1.37731 表2、 实验测定混合液两相平衡数据 温度/℃气相折射率气相甲醇的摩尔分数甲醇的饱和蒸气压KPa68.71.34160.8146119.269.41.34130.8214122.569.61.34090.8305123.469.71.34040.8419123.969.91.34010.8488124.870.11.33970.8579125.8以第一组为例：甲醇安托尼公