5. 改变体系组成，再次建立平衡，确定样品组成，记录实验数据
基于首次体系平衡温度，选择合适的纯溶剂，建立合适的温度分布 点，确定苯的t-x-y相图
废液
纯溶液
6. 实验完毕，关掉电源和水源(将电流旋钮调至最小)
组号
1 2 3 4 5
表1 苯-正庚烷二元气液相平衡实验原始数据
主温度/℃
辅助温度 /℃
determination of vapor-liquid equilibrium
纯组分在常压下的沸点 ( 苯：80.1 ℃ 正庚烷：98.4℃)
F=C-P+2
对于二元气液平衡体系，组分数C=2，相P=2
F=2
体系四个变量（温度、压力、汽相组成、液相组成） 指定两个变量，则体系的状态即可确定。
气液平衡 气相可视为理想气体 液相为非理想溶液，且忽略压力对液体逸度的影响
吸光度的测定方法（510nm）
1. 加料
2. 启动泵（40Hz），调节浓缩液出口 阀门开度，使原料液在0.02MPa下以 一定的流量下流经膜组件，20分钟后 分别取透过液与浓缩液进行比色分析。
调节 流量4
启动键2
电源键1
浓缩液出口阀门4 （调节压力）
调频旋钮3
透过液
浓缩液
3. 固定流量，升高压力（0.03Mpa、0.04Mpa），20分钟后分别取透过液与浓 缩液适量进行比色分析。
体系的平衡温度与苯的含量有何关系？ Ans：体系中苯的含量越高，平衡温度越低。
二元汽液平衡数据的测定
超过滤膜分离
反应精馏制乙酸乙酯 萃取精馏制无水乙醇
超滤是介于MF和NF之间的一种与膜孔径大小相关的筛分过
程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在
一定的压力下，当原料液流过膜表面时，超滤膜表面细小的
yi pi0 xi i p0
2
yi 1 ＜104
i1 是
结束程序，返回温度和组成
调整温度T
否
用非线性最小二乘法拟合：matlab拟合程序如下
function xLsqnonlin
bb0=[1,1]
[bb,resnorm,residual]=lsqnonlin(@Funlv,bb0)
y2=[1-y1 1- y2 1-y3 1-y4 1-y5];
p10=[p11 p12 p13 p14 p15]; p20=[p21 p22 p23 p24 p25];
residual—yi偏差值
for i=1:5 F(i)=y1(i)-p10(i)*x1(i)/760*exp(-
log(x1(i)+bb(1)*x2(i))+x2(i)*(bb(1)/(x1(i)+bb(1)*x2(i))-...
聊城大学2011级化工专业实验讲义
二元汽液平衡数据的测定
超过滤膜分离 反应精馏制乙酸乙酯 萃取精馏制无水乙醇
蒸汽循环线 冷凝器
蒸汽
加 热
A
凝液
B
液体循环线
一定压力下， 控制不同液相 组成，得到温 度t与液相组成 x和气相y组成 的t-x-y数据。
图1 循环法测气液平衡的原理图 Fig.1 Schematic diagram of balancing method for
end
5）用实际值与计算值绘制苯的温度-组成图（t-x-y）
t平衡 x-折光法（阿贝折射仪） y-y测量值 y计算值（Wilson方程）
影响气液平衡测定准确度的原因有那些？ Ans：①装置的气密性；②平衡温度的读取；③由阿贝折射仪读取混和液折射率 的误差；④在阿贝折射仪工作曲线上由折射率读取气液相组成存在读数误差；⑤ 取样时气液是否达到平衡；⑥是否选取了合理的取样点。
bb(2)/(x2(i)+bb(2)*x1(i))));
end
for i=6:10
j=i-5
F(i)=y2(j)-p20(j)*x2(j)/760*exp(-log(x2(j)+bb(2)*x1(j))+... x1(j)*(bb(2)/(x2(j)+bb(2)*x1(j))-bb(1)/(x1(j)+bb(1)*x2(j))));
2. 加料。平衡釜内加入一定浓度的正庚烷（约55mL）-苯（5mL） 混合液打开冷却水，安放好加热器，接通电源。
3. 开始时加热电流0.1A加热，5分钟后给到0.2A，再等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15分钟左右，以建立平衡状态。
修正值 （℃）
0.01 0.07 0.10 0.12 0.09 0.05 0.08 0.07 0.07 0.09 0.08
以84℃为例，该温度下的修正温度计算过程：
85 80 = 84 80 0.07 0.08 t修正值 0.08
③ t实际的计算
t实际 =t主 t校正值 t修正值
接近正庚烷的沸点 加入苯 （98.4℃）
低温到高温 高温到低温
4. 确定样品组成
气相取样
液相取样
气液相同时取样
阿贝折射仪(折光法)
苯的折光率与样品组成 （mol%）的标准曲线图
二元汽液平衡数据的测定实验何时进行取样分析？ Ans：实验中混合液沸腾后，冷凝液回流为每秒2~3滴，15分钟内沸腾的混 合液温度基本稳定时，进行取样分析。
聚砜中空纤维膜
离E心-2 泵
图2 超滤膜分离实验流程图
实验步骤
1. 加料。配50mg/L的溶液 20-30L，倒入料液槽中； 2. 调节浓缩液出口阀门开度，启动泵，原料液在0.02MPa下，一定的流量下流 经聚砜中空纤维膜组件，20分钟后分别取透过液与浓缩液适量进行比色分析。 3. 固定流量，升高压力（主要通过调节浓缩液出口阀门开度），原料液在 0.03MPa下流经聚砜中空纤维膜组件，20分钟后分别取透过液与浓缩液适量进 行比色分析。 4. 重复步骤3，即总共测取原料液及3个压力下的透过液与浓缩液的吸光度； 5. 将清水槽中放适量蒸馏水（约10L），打开相关阀门后，在一定压力和较大 流量下冲洗中空纤维膜，目的消除浓差极化现象，关闭电源。
表2 水银温度计显示值及修正值对应表（实验给定） Tab.2 The measured value on mercury thermometer and corresponding corrected value
（from experiment）
温度计示值 （℃）
50
55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
lg
pi0

Ai

Bi Ci t
pi0 10 Ai Bi Ci t
表3 苯和正庚烷的安托尼常数 Tab.3 Antoine factor of benzene and n-Heptane
组分 苯
Ai 6.87987
Bi 1196.76
Ci 219.161
t范围（℃） 15～84
正庚烷
折光法分析两相组成
温度校正
图2 气液平衡釜示意图 Fig.2 Schematic diagram of vapor-liquid equilibrium still
1. 检查整个系统气密性。用与系统相连的针筒与系统相连，转 动三通阀使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，U型管两 侧液柱差不变时（说明系统是密闭的），然后再通大气。
pyi i xi pi0
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、0-50℃十分之一的标准温 度计一支 5. 试剂（苯、正庚烷）为优级品
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。
表3 苯-正庚烷二元气液相平衡的温度数据
组号
t主
t校正值 t修正值
t实际
1
2
3
4
5
/℃
ห้องสมุดไป่ตู้
2）用实验值做苯的温度组成t-x-y相图
实 际 温 度
苯的组成（x y■）
苯的t-x-y相图
苯 100% 80.1℃
0% 98.4℃
3）苯和正庚烷纯组分在不同温度下的饱和蒸汽压的计算
Antoine（安托尼）公式
6.89386
1264.37
216.64
3～127
4）Wilson方程采用非线性最小二乘法回归配偶参数Λ12 、Λ21
ln
py1 p10 x1

ln
x1 12x2

x2

x1
12 12x2

x2
21 21x1

ln
py2 p20 x2
ln
①： 蒸馏水（背景扣除）
②：原料液
① ②
③
③：透过液/浓缩液
④
特定波长 510nm
④：浓缩液/透过液
吸光度值 吸光度A与透 扣除蒸馏水 光率T切换 的吸光度
4. 适量蒸馏水（约10L）冲洗中空纤维膜，关闭电源。
注意事项
1. 固定流量，考查压力对截流率的影响。 2. 流量不宜过高，避免实验无法完成。 3. 利用分光光度计测量待测液的吸光度： 将测定光波长置于 510nm处，在10mL的试管中分别 加入5mL
Dragendoff试剂
二醇反应生成桔红色沉淀
醋酸缓冲溶液
蒸馏水
工艺流程
本实验将聚
乙二醇水溶
液-浓缩。料
液经水泵送
入预过滤器，
然后经流量
计调节流量
从下部进入
膜组件，可 分别得到透
原料液
过液和浓缩