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丁酮-水非均相间歇共沸精馏研究
摘要：
本文以丁酮-水非均相体系为研究对象，采用间歇共沸精馏法进行分离。在不同操作条件下分别研究了间歇共沸精馏的分离效果，得出最佳操作条件为乙醇加入量为30%、加热时间为50min、保持时间为20min、冷却时间为10min、加热功率为600W。通过对分离得到的丁酮和水样品的物理化学性质的分析表明该分离方法有效可行。
关键词：丁酮-水，非均相，间歇共沸精馏，分离效果
1.引言
丁酮作为一种常用的有机溶剂，在合成有机化合物和制备高聚物等方面广泛应用。但由于其在水中溶解度较大，难以直接分离后得到纯品，因此，需要采用一些特定的分离技术进行分离纯化。
有许多常用的分离技术，如结晶方法、萃取方法、渗透法、凝胶渗透层析法、逆流蒸馏法等，但由于丁酮对水的溶解度大，通常采用常压蒸馏和真空蒸馏的效果不佳，分离结果不能达到理想的要求。本文针对丁酮-水这一非均相体系，通过采用间歇共沸精馏法进行分离，探讨了其分离效果和最佳操作条件。
2.实验方法
2.1实验设备
本实验采用的实验设备主要有间歇共沸精馏装置、三口球形瓶、电磁加热器和电子天平等。
2.2实验材料
本实验采用的材料有丁酮、水和乙醇。
2.3实验步骤
（1）将三口球形瓶用匀码胶连接好，然后向中间瓶中加入混合液体，使其体积不超过一半，并在开口瓶口处连接上闪避管。
（2）将间歇共沸精馏装置的出气口连接至三口球形瓶的下口上，然后将电磁加热器调至适当功率。
（3）开启电磁加热器，调节加热功率使其保持在较低的水平，待加热后加入适量的乙醇，然后开始进行间歇共沸精馏。
（4）分离结束后，将两种液体分别开采，并将其进行物理化学性质的分析。
3.结果与分析
3.1实验结果
在本实验中，我们采用间歇共沸精馏法对丁酮和水进行分离，根据不同的操作条件，得到了不同的分离效果。在对比了不同操作条件下得到的分离结果后，我们得出了最佳操作条件为：乙醇加入量为30%、加热时间为50min、保持时间为20min、冷却时间为10min、加热功率为600W。
最佳操作条件得到的分离结果如图1所示：
图1最佳操作条件下的分离结果
通过对分离结果的物理化学性质进行测试，得到丁酮的密度为0.8g/mL，沸点为110℃，水的密度为1.0g/mL，沸点为100℃。同时，还进行了其它物理化学性质如红外光谱图、紫外光谱图和表面张力等的测试，分离效果达到了我们的预期目标。
3.2分析
从图1中可以看出，在最佳操作条件下，得到的丁酮和水的分离效果较为理想，且分离速度较快。在加入乙醇的条件下，与丁酮相溶性较好的水被乙醇剥离，从而加快了分离过程，同时，也提高了分离的效果。
在实验中，我们还对其它操作条件如温度、保持时间、加热功率等进行了调整，但发现在温度较高时，可能会使丁酮和水的汽液压力达到相等值，从而产生了难以分离的结晶物和乳化体系，因此不适合选用过高的温度。
保持时间和加热功率的调整对分离的影响并不明显，但在适当的范围内调整，能够提高分离效率和分离品的纯度。
4.结论
本研究以丁酮-水非均相体系为研究对象，采用间歇共沸精馏法进行分离，得出了最佳操作条件为乙醇加入量为30%、加热时间为50min、保持时间为20min、冷却时间为10min、加热功率为600W。通过对分离得到的丁酮和水样品的物理化学性质的分析表明该分离方法有效可行。该实验对于丁酮-水这一非均相体系的分离有一定的借鉴意义和实用价值。