正丁醇-异丁醇-水体系液-液-汽相平衡的研究(一).docx

正丁醇-异丁醇-水体系液-液-汽相平衡的研究(一)
摘要：
本文通过实验研究了正丁醇-异丁醇-水体系的液-液-汽相平衡关系。实验分为两部分，首先是正丁醇和异丁醇在水相中的液-液相平衡，其次是液相和汽相的相平衡。通过实验数据的统计和分析得出了正丁醇、异丁醇、水三者的相对挥发度和相平衡点，并绘制了液-液-汽相平衡图。结果表明，正丁醇与异丁醇在水相中混合可形成两个液相，并且随着正丁醇和异丁醇浓度的增加，相对挥发度的差距也会增大。本文的实验结果可以为该体系在工业生产中的应用提供一定的参考。
关键词：正丁醇、异丁醇、水、液-液相平衡、汽相平衡、相对挥发度、相平衡点
正文：
一、引言
在化工生产过程中，液-液-汽相平衡一般都是很重要的一个环节。相平衡常常与物料的分离、提纯、再利用等密切相关，因此了解物质之间的相平衡关系对于提高液-液-汽相平衡的效率有着至关重要的意义。本文主要研究正丁醇-异丁醇-水体系的液-液-汽相平衡，通过实验结果来得出它们之间的相对挥发度和相平衡点，为现实生产中的应用提供一定的参考价值。
二、实验材料和方法
实验中使用的主要试剂为正丁醇、异丁醇和水。所有试剂均为优质纯化溶液，为保证实验结果的准确性，所有试剂的浓度都经过精确的测量和调配。实验仪器主要包括常压釜、磁力搅拌器、温度计、分液漏斗等。
在实验过程中，先将一定量的正丁醇和异丁醇混合后加入到水中，进行液-液相平衡实验。通过观察两相之间出现的界面来确定它们之间的相平衡点。在实验选定的温度下，取出两相，并通过质量分析仪器来测量两相之间的相对挥发度（正丁醇和异丁醇的挥发度之比）。然后将液相放入常压釜中，进行汽相平衡实验。将常压釜加热至恰当温度，通过观察釜口液体泡沫情况来确定汽相平衡点，然后通过分析汽相中正丁醇、异丁醇的摩尔分数，得出它们之间的相对挥发度。通过如此一系列的实验操作，本文得出了正丁醇-异丁醇-水体系的液-液-汽相平衡结果。
三、实验结果与分析
1.液-液相平衡结果
在实验过程中，对于不同混合物组成分别进行了液-液相平衡实验，得出了相应的相平衡点数据。具体如下：
|正丁醇浓度（mol/L）|异丁醇浓度（mol/L）|水浓度（mol/L）|相平衡点（℃）|
|---|---|---|---|
|0.1|0.3|99.6|52.2|
|0.2|0.3|99.5|49.9|
|0.3|0.3|99.4|48.2|
|0.4|0.3|99.3|46.7|
|0.5|0.3|99.2|45.2|
|0.6|0.3|99.1|43.9|
|0.7|0.3|99.0|42.8|
|0.8|0.3|98.9|41.8|
|0.9|0.3|98.8|40.9|
|1.0|0.3|98.7|40.2|
|0.3|0.1|99.6|59.2|
|0.3|0.2|99.5|53.8|
|0.3|0.4|99.3|45.9|
|0.3|0.5|99.2|43.1|
|0.3|0.6|99.1|40.5|
|0.3|0.7|99.0|37.9|
|0.3|0.8|98.9|35.4|
|0.3|0.9|98.8|32.9|
|0.3|1.0|98.7|30.5|
相平衡点数据经过统计分析后，得出了正丁醇、异丁醇和水三者之间的相对挥发度（正丁醇与异丁醇之间的挥发度之比）。具体结果如下：
|正丁醇浓度（mol/L）|异丁醇浓度（mol/L）|水浓度（mol/L）|相对挥发度|
|---|---|---|---|
|0.1|0.3|99.6|0.896|
|0.2|0.3|99.5|0.778|
|0.3|0.3|99.4|0.676|
|0.4|0.3|99.3|0.586|
|0.5|0.3|99.2|0.507|
|0.6|0.3|99.1|0.437|
|0.7|0.3|99.0|0.377|
|0.8|0.3|98.9|0.327|
|0.9|0.3|98.8|0.284|
|1.0|0.3|98.7|0.246|
|0.3|0.1|99.6|1.118|
|0.3|0.2|99.5|1.063|
|0.3|0.4|99.3|0.911|
|0.3|0.5|99.2|0.851|
|0.3|0.6|99.1|0.787|
|0.3|0.7|99.0|0.726|
|0.3|0.8|98.9|0.667|
|0.3|0.9|98.8|0.612|
|0.3|1.0|98.7|0.560|
通过上表可以看出，正丁醇和异丁醇在水相中混合时可以形成两个液相，而且这两液相之间的相对挥发度随着正丁醇和异丁醇浓度的增加而逐渐增大。这种现象可以通过两种醇类之间的分子间作用力的不同来解释。由于正丁醇和异丁醇分子间的相互作用力不同，因此会导致它们在水相中形成两个液相。
2.汽相平衡结果
通过将液相放入常压