二组分系统相图的分析和应用毕业论文(编辑修改稿)

二组分系统相图的分析和应用毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

这两类相图都可看作是两个第一类相图的合并 ⑤。 完全互溶双液系统相图的应用 互溶的 双液系相图的运用之一就是计算共存两相分别的量。 在将杠杆规则应用于三相线上时，要求掌握刚刚要达到三相线和刚刚离开了三相线 这两种极端情况 ， 这两种情况均只有两相平衡。 要计算两相数量之比时，就要以系统总组成点为支点，两个相点为力点，应用两相平衡的杠杆规则。 在三相共存的情况下，只有知道一个相的数量之后，再按照组成居两端的两个相按照一定比例生成组成 4 x1 xB2 y1 y2 B a’ X1 b a b’ a’ tt t t1 t2 x1 xB2 y1 B X1 b a b’ tt c c t’’ A t’ 居中间的第三相，或者相反。 这一比例是以中间的相点为支点，两端两个相点为力点运用杠杆规则 ⑥ 杠杆规则表示两相平衡共存时，两相物质的量与两相点到系统点的距离成反比。 相点离系统点距离越短，对应物质的量越大。 这类相图的应用常用来指导分离，提纯，精馏等。 （ 1） 蒸馏原理 蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体或液 固体系中各组分 沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的单元操作 过程 ，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。 与其它的分离手段，如萃取相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其它 溶剂 ，从而保证不会引入新的 杂质。 蒸馏与精馏是分离液体混合物的重要方法，在实验室和实际生产中广泛应用 ⑦。 例如 右图：将组成为 x1的混合物 置于蒸馏瓶中， 在恒压下进行简单的蒸馏，如右图： 在温页度 t开始沸腾，将沸腾时形成的蒸气由冷 凝管冷却收集。 当混合物沸点有 t 上升到 t’ 时，液面上蒸气的组成由 a’变为 b’ ，由冷凝管冷凝，馏出的第一滴组成近似为 a’ ，最后一滴近似为 b’ , 因此馏出液的组成为 a’ 到 b’ 间的平均值，但在蒸馏瓶中剩余液组成是 b。 在蒸馏过程中，随着易挥发组分较多的蒸出，混合物的沸点不断升高，馏出液的组成液随气相线变化。 用简单蒸馏的方法可以收集不同沸程范围若干馏分，或除去原混合物中不挥发性组分。 （ 2）精馏原理（分馏） 在工业生产和实验中，常常根据相平衡原理对混合物进行多次蒸馏，以期达到分离提纯的目的，这叫分馏或精馏。 精馏其 实就是多次简单蒸馏的组合。 但蒸馏不能将二组分作有效的分离，而精馏却可以 ，如右图 将组成为 X 的混合物，在恒压下加热，温度达到 t时，此时系统平衡共存的两相是：液相，组成为 b，气相组成为 b’。 显然 b’大于X 大于 b，即气相中这种物质的摩尔分数大于原液中的摩尔分数，液相中的摩尔分数则小于原液中的摩尔分数。 将气相和液相分开，并且使气相冷却到 t，此时平衡共存的气相组成为 a’，显然 a’大于 b’。 重复进行气液分离和气相的冷凝，最后的到的气相组成可接近 B。 另一方面，将组成为 b 的液相加热至温度 t’’，此时平衡共存的液相组成为 c， 显然， c 小于 b，重复进行气液相分离和液相的部BBB A t’ 5 分挥发，最后的液相组成可接近纯 A，实际精馏过程是在精馏塔或精馏柱中完成的。 最终的结果是塔顶得到低沸点的气态物质，塔底得打高沸点的液态物质。 最终达到完全分离二组分的目的。 部分互溶的双液系统 部分互溶双液系统相图的分析 和应用 当两种液体性质上有较大的差别时，在一定压力和温度下会发生部分互溶现象。 即一种液体在另一种液体中有一定溶解度。 如右图是具有最高会溶温度的类型。 例水 苯胺的溶解度图。 在低温下二者部分互溶，分为两层，左半支是水中饱和了苯胺，右半支是 苯胺中饱和了水， 如果温度升高，则苯胺在水中的溶解度，水在苯胺中的溶解度都沿着MSN 线上升，两层的组成逐渐接近，最后汇集到 S点。 在 S 点以上的温度，水和苯胺以任意比例混合。 S 点对应的温度称为会溶温度 ⑤。 会溶温度的高低反应了一对液相间相互溶解能力的强弱。 会溶温度越低，两液体间的互溶性越好 ⑧。 因此可以利用 会溶温度来选择优良的萃取剂。 互溶的双液系统 完全不 互溶双液系统相图的分析 部分互溶的一个极端情况就是两个纯组分完全不互溶，这时将 一液体加到另一液体中去，每一液体的行为与其他液体不存在时一样。 两种液体完全不互溶 ， 严格说来是没有的。 但是当两种液体彼此间互溶程度很小 ， 以致可以忽略不计时 ， 则可近似认为是完全不互溶双液系。 例如汞 水、氯苯 水等体系属于这种类型 ⑨。 当两种不互溶的液体 A 和 B 共存时各组分的蒸气压与单独存在时一样。 所以含两种液体系统的液面上的总压 力等于两纯组分蒸气压之和，即 P=PA* +PB*。 在这种系统中，只要两种液体共存，不管其相对数量如何，系统的总蒸气压恒高于任一纯组分的蒸气压，而沸点恒低于 任一纯组分的沸点。 例如水和氯苯不互溶，在 Pθ 的压力下，水的沸 6 点为 ，氯苯的沸点为 ，而两者共存时的沸点为。 其 PX图 如 右 图 ② ，也就是说，当水蒸气通入氯苯，加热到 364K 时就开始沸腾，此时，氯苯和水同时馏出。 含完全不互溶的二液相系统的沸点既低于氯苯的沸点，也低于水的沸点。 由于水和氯苯两者互不相溶，所以很容易从馏分中将它们分开。 完全不互溶双液系统相图的应用 工业上和实验室中常利用完全不互溶体系的上述性质对某些有机物质进行蒸馏提纯。 由 于有些有机物质在一般温度下的蒸气压很小，在常压下蒸馏时必须达到较高的温度才能沸腾。 这就使得热稳定性较差的有机物质在沸腾前发生分解，因此不能采用常压下蒸馏的方法进行提纯。 必须采取降低蒸馏温度的方法。 如减压蒸馏，和水蒸气蒸馏。 水蒸气蒸馏法是指将 水蒸气以气泡的形式通入加热到不足 373K 的有机物液体中，形成完全不互溶的二组分体系，借助水蒸气的帮助，该体系将在低于 373K的温度下沸腾。 此时，水和有机物同时蒸出，由于二者不互溶，经过冷凝静置后分离出有机层。 水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏， 与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。 此类成分的沸点多在 100℃ 以上，与水不相混溶或仅微溶，并在 100℃ 左右有一定的 蒸气压。 当与水在一起加热时，其蒸气压和水的蒸气压总和为一个大气压时，液体就开始沸腾，水蒸气将挥发性物质一并带出。 例如中草药中的挥发油，某些 小分子 生物碱一 麻黄碱 、萧碱、槟榔碱，以及某些小分子的酚性物质。 牡丹酚（ paeonol）等，都可应用本法提取。 有些挥发性成分在水中的溶解度稍大些，常将蒸馏液重新蒸馏，在最先蒸馏出的部分，分出挥发油层，或在蒸馏液水层经 盐析 法并用低沸点溶剂将成分提取出来。 例如 玫瑰油 、原白头翁素（ protoanemonin）等的制备多采用此法。 水蒸气蒸馏法需要将原料加热 ,不适用于化学性 质不稳定组分的提取。 7 2 二组分固 液系统相图的分析和运用 简单低共熔系统相图的分析 二组分固液体系主要包括盐水体系，合金体系以及两种有机物构成的体系。 对于这类体系，蒸气压比较小，如果外压固定为 100kpa，蒸气相就不存在了。 这种只有固，液相而没有气相的体系，通常称为凝聚体系。 （ 1）水 盐体系的溶解度法。 用溶解度法绘制水盐体系的相图，就是测定一系列固液两相平衡共存的温度以及对应的液相 浓度数据，将这些数据标在温度组成坐标上所得的曲线图。 水盐体系的相图又叫溶解度图。 将盐 溶于水时，会使水的凝固点降低，即在温度降到。