Бинарные растворы также Жидкость-пар, Равновесие, Растворы

Приведенные выше уравнения показывают, как по изотермам кажущейся адсорбции можно вычислить истинную адсорбцию, состав адсорбированной фазы и коэффициент разделения, если известна величина норового объема. Другим способом получения этих величин является метод адсорбции непосредственно из паровой фазы, В этом методе адсорбент помещается в паровую фазу над бинарным раствором известного состава, а затем по разностям количеств и концентрации исходного и полученного растворов определяется общая адсорбция каждого компонента. Поскольку все три фазы — жидкая, паровая и адсорбированная — находятся. в равновесии, состав адсорбированной фазы должен быть тем же, что и при непосредственном контакте с жидкостью. Впервые этот метод был применен в 1913 г. Вильямсом к системе уксусная кислота — вода — древесный уголь [49], однако до настоящего времени он мало использовался. Вильямс вывел также уравнение для расчета изотермы истинной адсорбции, которое хотя и отличается по форме, но все же эквивалентно уравнению (6). [c.140]

Числом степеней свободы V системы называется наименьшее число независимых переменных (давление, температура и концентрация веществ в различных фазах), которые необходимо задать, чтобы полностью описать состояние системы. Как мы видели ранее, для описания состояния чистого газа необходимо определить только две переменные Т и Р,. или Р 11 V, или V ж Т, так как третью переменную можно рассчитать из уравнения состояния. Таким образом, чистый газ имеет две степени свободы V = 2. Чистая жидкость или чистое твердое вещество также имеет две степени свободы. Однако, если жидкая вода находится в равновесии со своим паром, то известно, что состояние системы может быть полностью описано, если задана только температура или давление существует только одна температура, при которой давление насыщенного пара имеет данное значение. Для этого случая у = 1. Чтобы узнать концентрацию бинарного раствора, необходимо определить мольную долю только одного компонента мольная доля другого будет равна Х< = 1— 1- Правило фаз дает связь между числом компонентов, числом фаз и числом степеней свободы для системы, находящейся в равновесии. [c.260]

Цель работы — построение диаграммы равновесия жидкость — пар бинарной системы в координатах температура кипения — состав. Для этого следует определить температуры кипения растворов и чистых веществ, а также состав пара, находящегося в равновесии с жидкостью определенного состава при температуре кипения. [c.95]

Фазовые превращения в бинарной системе могут быть представлены трехмерной диаграммой, координатами которой являются температура, давление и мольная доля. На рис. 4.1 показана подобная диаграмма для бинарной системы в области, где существуют только пар и единственная жидкая фаза. Полная диаграмма для бинарной системы будет включать область равновесия между твердыми и жидкими фазами, а также, возможно, область частичного смешивания двух жидкостей. Правая сторона диаграммы на рис. 4.1 — это просто график зависимости давления пара от температуры для толуола, а левая сторона — такой же график для бензола. Верхняя искривленная поверхность внутри параллелепипеда показывает общее давление пара как функцию температуры и мольной доли толуола в жидкости она обозначена буквой I. Нижняя искривленная поверхность, на которую нанесены пунктирные линии и большая часть которой скрыта, изображает состав пара, равновесного с жидкостью, и обозначается буквой и. Пунктирные линии являются кривыми давления пара для растворов, в которых мольная доля толуола равна 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8. При условиях, соответствующих точкам выше поверхности I, существует только жидкая фаза, а в точках ниже поверхности V — только пар при условиях, соответствующих точкам в области между этими поверхностями, пар и жидкость сосуществуют. [c.107]

Выбор разделяющих агентов. Из изложенного следует, что выбор разделяющих агентов для процессов азеотропной и экстрактивной ректификации должен основываться на оценке степени неидеальности бинарных систем, образованных каждым компонентом заданной смеси с предполагаемым разделяющим агентом. Для процессов азеотропной ректификации нужно еще, чтобы разделяющий агент образовывал азеотропы с компонентами, отгоняемыми в виде дистиллята. Поэтому возникает необходимость установления факта образования этих азеотропов и определения свойств (состава и температуры кипения). Все методы выбора разделяющих агентов можно разделить на две группы 1) основанные на использовании данных о свойствах растворов, образуемых компонентами заданной смеси и предполагаемыми разделяющими агентами 2) методы, использующие данные о свойствах индивидуальных веществ. Методы первой группы базируются на связи свойств компонентов и образуемых ими растворов со степенью их неидеальности. Наиболее надежное заключение о пригодности того или иного вещества как разделяющего агента можно получить по данным о равновесии между жидкостью и паром. Можно также использовать данные о растворимости и свойствах азеотропных смесей, дающие возможность количественно определять степень неидеальности бинарных систем. Эти данные систематизированы в специальных справочниках [19, 25, 35]. Для качественной оценки можно руководствоваться правилом, что разделяющий агент в наибольшей степени увеличивает относительную летучесть тех компонентов заданной смеси, которые имеют с ним меньшую взаимную растворимость. При выборе разделяющих агентов по свойствам азеотропов учитывается, что близкие члены одного гомологического ряда образуют системы, мало отличающиеся от идеальных. [c.562]

Коэффициенты активности компонентов тройных и более сложных смесей могут быть рассчитаны по данным о свойствах бинарных систем с помощью методов, описанных в гл. I. Расчетные методы определения условий равновесия в системах жидкость — жидкость дают, однако, приближенные результаты. Поэтому для практических целей обычно пользуются опытными данными, представленными в виде зависимостей коэффициентов относительного распределения компонентов Р от состава раствора. Разделение смеси компонентов 1 и к методом экстракции возможно, если р,й > 1. Высокая селективность обеспечивается при малой взаимной растворимости экстрагента и компонента, являющегося в исходной смеси растворителем, а также при большом различии коэффициентов активности распределяемых компонентов в равновесных фазах Эти положения являются основными критериями выбора [c.569]

Непрерывная противоточная перегонка в вакууме. Диаграмма фазового равновесия жидкость-пар бинарной смеси представлена на рис. 12.3. Из этой диаграммы видно, что вода и серная кислота образуют азеотропную смесь с максимальной температурой кипения 336,6 °С при атмосферном давлении, содержащую 98,3 % (мае.) Безводная серная кислота кипит при атмосферном давлении при температуре 296,2 °С, вьщеляя пары 80 и превращаясь при этом также в 98,3 %-ный водный раствор. Водные растворы, содержащие менее 70 % (мае.) Щ80 , при нагревании образуют пар, практически не содержащий серной кислоты. Ниже приведены температуры кипения 98 %-ной кислоты при различных остаточных давлениях [c.412]

С помощью приведенных соотношений представляется возможным проверять опытные данные о равновесии между паром и насыщенным раствором, используя методы, разработанные применительно к бинарным системам, а также применять к системам рассматриваемого типа методы расчета условий равновесия между жидкостью и паром по косвенным данным, разработанные для бинарных систем. [c.319]

В томе 3 дан обзор литературы по высаливанию в экстракционных системах жидкость — жидкость и по количественному описанию экстракционных равновесий. Обсуждаются методы оценки неидеальности водных бинарных и многокомпонентных систем, в том числе методы вычисления коэффициентов активности отдельных ионов. Рассматриваются проблемы, связанные с выявлением неидеальности растворов неэлектролитов (органические системы). Описываются способы расчета коэффициентов распределения в многокомпонентных экстракционных системах на основе эмпирических уравнений, а также с использованием данных по коэффициентам активности отдельных ионов. Предлагается модель гидратации положительно и отрицательно гидратирующихся ионов в водных растворах. [c.4]

Образование кристаллического молекулярного соединения обнаруживается по появлению на диаграмме состояний бинарной смеси отдельных кривых для равновесия твердое тело — жидкость. Если молекулярное соединение не образуется, то кривая состоит лишь из линий плавления обоих компонентов. Таким образом, по диаграмме состояний можно непосредственно заключить могут ли два чистых вещества при данных темпера рах опытов образовать определенное кристаллическое соединение или нет, а также дают ли они в твердом состоянии растворы с неограниченной или ограниченной взаимной растворимостью компонентов. Качественные сведения об этом можно получить при помощи простого и быстро выполнимого диффузионного или контактного метода в тех случаях, когда он применим. Все изложенное выше характеризует применение термического анализа как метода исследования органических соединений. [c.842]

Уксусная кислота с водой не образует азеотропных смесей, и ее укрепление можно производить обычным методом. Данные о равновесии жидкость—пар для бинарного раствора вода — уксусная кислота приведены в работе [83]. Обезвоживание уксусной кислоты может быть произведено также посредством азеотропной перегонки, используя в качестве антренера н-про-пилацетат, образующий азеотроп, кипящий при 81°С с содержанием 14%) воды, и н-бутилацетат, образующий азеотроп, кипящий при 90,7°С с содержанием 27% воды [105, 287]. [c.147]

Изучался синтез триоксана из укрепленного (60%-ного) без-метапольного формалина в присутствии серной кислоты (2,25% от реакционного раствора) как катализатора . Раствор кипятился в кубе ректификационной колонны и триоксан отгонялся вместе с водой и формальдегидом Выход по прореагировавшему формальдегиду был близок к количественному. Степень превращения формальдегида в триоксан в течение 1 ч составляла около 17,5%. Чистый триоксан выделялся экстракцией и последующей ректификацией. Была исследована растворимость триоксана в воде, 32%-пом формалине, бензоле, метиленхлориде и и-гептане в широком интервале температур. Для расчетов процессов ректификации триоксана совместно с МИТХТ нм. М. В. Ломоносова изучалось фазовое равновесие пар — жидкость тройной системы триоксан — вода — формальдегид. Было исследовано также фазовое равновесие пар — жидкость для бинарной системы диоксолан — вода [c.40]

Рассмотренные выше принципы относятся только к размерам получаемых кристаллов влияние же различных условий на состав получаемых кристаллов практически почти не изучено. В частности, в литературе опубликована лишь одна работа для органической системы [37], ири которой бинарную испытуемую смесь пропускали по охлажденной трубе и определяли скорость кристаллизации и состав твердой фазы. Для удобства количественной оценки разделительной способности стадии образования кристаллов применяли систему, образующую твердые растворы, а именно нафталин — р-нафтол. Было установлено, что низкие скорости кристаллизации благоприятствуют повышению эффективности единичной ступени, т. е. с уменьшением скорости кристаллизации до нуля достигается большая степень приближения к равновесию между твердой и жидкой фазами. Увеличение турбулентности жидко11 фазы также повышает эффективность е .1 ничной ступени кристаллизации. Например, при скорости кристаллизации 50 кг час на 1 м поверхности охлаждения и числах Рейнольдса 59 600 и 4910 эффективность единичной ступени составляла соответственно 70 и 15%. С увеличением скорости кристаллизации в 10 раз эффективность стунени снизилась приблизительно до 10% независимо от числа Рейнольдса. При скорости кристаллизации 5 кг час на 1 и числе Рейнольдса 59 600 эффективность стунени составляла около 90%. Попытки установить зависимость между скоростями кристаллизации, с одной стороны, и коэффициентами мас-сообмеиа и данными фазового равновесия пар — жидкость, с другой стороны, подтверждают влияние числа Рейнольдса. В отношении других параметров четких зависимостей выявить не удалось. [c.70]

По качеству описания равновесий жидкость — пар и жидкость — жидкость модель UNIQUA в среднем соответствует модели NRTL, но содержит, в расчете на пару компонентов, на один оцениваемый параметр меньше. Последнее важно при расчете параметров для бинарных систем с малой взаимной растворимостью компонентов, когда для обоснованного расчета трех параметров данных недостаточно, а также в любом другом случае очень ограниченной экспериментальной информации о системе. Ценное свойство модели — учет в явной форме комбинаторного вклада в что позволяет применить модель к растворам полимеров. [c.206]

Уравнение NRTL, как и уравнение Вильсона, позволяет описывать фазовое равновесие в неидеальньк системах, но с его помощью можно также описывать фазовое равновесие жидкость—жидкость-пар расслаивающихся растворов. Уравнение также пригодно для описания фазового равновесия жидкость-жидкость. Д. С. Абрамсоном и Д.М. Праузницем было предложено новое уравнение, основанное также на концепции локальных составов — двухпараметрическое уравнение UNIQUA , в котором была использована квазихимическая решеточная теория Гуггенгейма. В предложенном уравнении величины g , и у. включают комбинаторную и остаточную части. Соотношения для коэффициентов активности в случае бинарной смеси имеют следующий вид [c.156]

Таким образом, условия равновесия между жидкостью и паром в бинарной системе определяются значением коэффициента относительной летучести. Из определения (IV-95) видно, что последний зависит от свойств чистых компонентов, учитываемых отношением PIIPI, а также от интенсивности взаимодействия молекул этих компонентов в растворе, учитываемой отношением Коэффи- [c.136]

Из уравнений (5) и (6) очевидно следует также, что рассматриваемые свойства ХК н ХКВВ ограничены некоторыми интервалами О<0,<1 и 0<вд<1 (0=1), поскольку в бесконечно разбавленных растворах данного компонента его энтропия стремится к оо. Таким образом, именно использование равновесно согласованных стандартных состояний компонентов в обеих фазах приводит к тому, что термодинамические функции процессов ( ) и (2) выражаются через изменение соответствующих функций фазообразующего компонента-адсорбента, а ХК и ХКВВ проявляют особые свойства по сравнению с аналогичными зависимостями, построенными, например, для равновесия в бинарных системах жидкость—пар [4]. [c.35]

Попытка распространить теоретические представления, используемые при описании равновесия в многокомпонентных системах жидкость — пар, на системы жидкость — жидкость предприняты в системах расчета NRTL Ренона и Праузница, а также Вильсона. Общим для этих моделей является то, что они берут начало из описания равновесных бинарных смесей и распространяются затем на многокомпонентные системы. Система NRTL строится с учетом энтальпии и энтропии растворения и исходит из выдвинутой Праузницем концепции регулярных растворов [108], которая более всего подходит к неполярным жидкостям, т. е. к таким системам, которые чаще всего ис-лользуются в ректификации. Для регулярных растворов энтропия смешения равна энтропии смешения идеальных растворов. Жидкие углеводороды или другие неполярные соединения часто образуют растворы, которые приближенно можно считать регулярными . В указанных выше моделях используются уравнения с коэффициентами активности. Поскольку коэффициенты активности в действительности являются неявно выраженными нелинейными функциями состава фаз, то приходится использовать оптимизационные процедуры для поиска констант, входящих в уравнения связи. Система этих уравнений может быть решена только итерационным путем на ЭВМ. Основная трудность при этом состоит в разработке методов решения, обеспечивающих надежную сходимость итераций к истинному решению при произвольном задании начальных ус- [c.150]

Для расчета энтальпий смещения в тройных системах на основании данных для соответствующих бинарных систем впервые применен метод симплексно-решетчатого планирования эксперимента. Ддя описания поверхности отклика использовалась модель полного третьего порядка. Расчеты производились на ЭВМ. Для расчета изменений свободной энергии при образовании бинарных и тройных растворов использовали двухпараметрическое уравнение Вильсона, с помощью которого обрабатывались экспериментальные данные по равновесию жидкость — пар в бинарных системах. Поиск оптимальных значений параметров уравнения осуществлялся с помощью ЭВМ. Комплексное использование математических методов позволило получить значения свободных энергий смещения, а также эктальпийные и энтропийные характеристики для шести тройных растворов неэлектролитов. Табл. 1. Ил. 3. Библиогр 8. [c.221]

До сих пор наиболее распространенным методом очистки жидкостей является простая перегонка, осуществляемая в ретортах или колбах Вюрца. Суть процесса заключается в постепенном испарении жидкости с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Ход простой перегонки бинарной системы можно проследить на диаграмме равновесий жиД кость — пар (рис. 14). Если исходить из жидкости состава Хи то первая порция образовавшегося пара будет иметь состав у1. Будучи сконденсированным нацело, этот пар превратится в жидкость того же состава у (точка ух на оси абсцисс на рис. 14), который затем удаляется из системы. В результате конденсаций и удаления из системы какого-то количества дистиллата содержание легколетучего компонента в жидкости уменьшится, и она будет иметь теперь состав Х2, а равновесный с ней пар — состав г/2- Точки составов дистиллата, собранного во время испарения жидкости, которое вызывает изменение состава от Хх до дгг, расположатся между точками ух и помощью такого постепенного испарения раствора и удаления дистиллата можно достичь смещения точки состава жидкости практически К началу коор- динат, т. е. добиться получения в кубе почти чистого трудноле- тучего компонента, освобожденного от низкокипящих примесей. Получить чистый легколетучий компонент при простой перегонке не удается. Высококипящего вещества в чистом виде также получается очень мало, так как большая часть раствора уходит при перегонке в виде промежуточной фракции (точки ее состава располагаются между ух и уз). Целесообразным применение простой перегонки может быть лишь в случае очень большой раз- [c.99]