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液液平衡

[拼音]:yeye pingheng

[外文]:liquid-liquid equilibrium

共存的几个液相间的相平衡,常见的是两个液相间的相平衡。例如当水和苯共存时,水中溶有少量苯,苯中溶有少量水,两者部分互溶,形成具有两个液相的二元系。加入适量醋酸,醋酸既能溶于水相,又能溶于苯相,醋酸在水相与苯相中分配而达到平衡,系统仍保持两个液相。至于多元系,可能有三个或更多液相共存,并达到平衡。液液平衡数据主要用于萃取计算中评选萃取剂和确定理论级数或传质单元数。

相图

液液平衡关系可用相图表述。水-异丁醇二元系的等压相图(图1)表明:

在一定温度下,两相区的包线上读到的两点C0和Có分别代表两个共存液相的组成(以组分 B的mB%表示)。这两个共存液相又称共轭相。一般来说,共轭相的组成通常随温度升高而相互接近,当温度升高到K点的数值时,共轭相于点K会合,系统变成单相。这个会合点 K的温度称上部会溶温度(也称上部临界溶解温度)。温度高于上部会溶温度时,水和异丁醇完全互溶。但也有些系统,例如水-三乙胺二元系的共轭相组成随温度降低而相互接近(图2),于是便有下部会溶温度(也称下部临界溶解温度),还有少数系统,如水-烟碱二元系,既有上部会溶温度,又有下部会溶温度(图3)。

相稳定性准则

由热力学第二定律可得相稳定性准则:

式中Gm为二元溶液的摩尔自由焓;x1为组分 1的摩尔分数。如果不满足这一条件,则发生相分裂,形成两个共存液相。在相平衡关联中,并非每一种过量自由焓模型都能计算相分裂的条件。威尔逊方程是一个适用性较广的过量自由焓模型,广泛用于汽液平衡计算,由于不能满足下列条件:

因而不能用于液液平衡计算。NRTL方程和 UNIQUAC方程能满足这一条件,故可用于液液平衡计算。

分配系数

对于三元系的液液平衡,如上述的水-醋酸-苯三元系,溶质(醋酸)在两个液相(苯相和水相)中的浓度比,称为分配系数D:

式中α、β分别指两个液相;xi为溶质i的浓度。如果溶质在两相中形成理想溶液,则分配系数仅为温度的函数;如果为非理想溶液,则分配系数还与溶液的组成有关。

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文章名称:《液液平衡》
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