【正文】 （6）2112122llWilson 方程二元配偶參數(shù) Λ12 和 Λ21 采用非線性最小二乘法，由二元氣液平衡數(shù)據(jù)回歸而得。由實驗測得等壓下氣液平衡數(shù)據(jù)，則可用液體循環(huán)線A B蒸汽循環(huán)線24 / 75 （4）0iipxy??計算出不同組成下的活度系數(shù)。當體系達到平衡時，兩個容器的組成不隨時間變化，這時從 A 和 B 兩容器中取樣分析，即可得到一組平衡數(shù)據(jù)。本實驗用的小型平衡釜主要特點是釜外有真空夾套保溫，可觀察釜內(nèi)的實驗現(xiàn)象，且樣品用量少，達到平衡速度快，因而實驗時間短?，F(xiàn)已采用的平衡釜形式有多種，且各有特點，應根據(jù)待測物系的特征，選擇適當?shù)母?。其中循環(huán)法應用最為廣泛。23 / 75 平衡數(shù)據(jù)實驗測定方法有兩類，即間接法和直接法。隨著化工生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有氣液平衡數(shù)據(jù)遠不能滿足需要。應用 Wilson 方程關(guān)聯(lián)實驗數(shù)據(jù)。八、參考文獻[1]高以恒等，膜分離技術(shù)基礎(chǔ)，科學出版社，1989[2]王學松，反滲透膜技術(shù)及其在化工和環(huán)保中的應用，化學工業(yè)出版社，1988[3]劉廷惠等，膜科學與技術(shù)，1986，6（4）：6[4]李潔釗等，水處理技術(shù)，1987，13（3）[5]陳本明等譯，合成聚合物與塑料分析手冊，化學工業(yè)出版社，1982實驗四 二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)的測定一、實驗目的測定乙醇水二元體系在 下的氣液平衡數(shù)據(jù)。 kPa；DAM/Ks；L—所考慮的流程長度，mE—沿流動方向的擴散系數(shù)，m 2/s；A—純水透過系數(shù)，mol/ m 2W—溶液的滲透速度，m/s。Δ—回收率Z—組件中主體溶液流速沿程變化的無因此次量VW—純水滲透速度，m/s。2． 超過濾組件中保護池的意義？3． 實驗中如果操作壓力過高或流量過大會有什么影響？4． 提高料液的溫度進行超過濾會有什么影響？5．閱讀參考文獻，回答什么是濃度極化？有什么危害？有哪些消除的方法？七、主要符號C1—主體溶液的對比濃度或無因次濃度；C2—高壓側(cè)界面溶液的對比（或無因次）濃度；C3—透過液的對比（或無因次）濃度—組件入口處料液的平均速度，m/s。壓力（表壓）： Mpa，溫度： ，日期：濃度 濃度（mgPVA/L） 流量(L/min)實驗序號 起止時間原料液 濃縮液 透過液 濃縮液 透過液設置值為多少？測定的是平均值，如何控制？2．數(shù)據(jù)處理（1）PVA 的脫除率： %10???原 料 液 初 始 濃 度透 過 液 濃 度原 料 液 初 始 濃 度f（2）透過流速：21 / 75 透過液體積？)/(2hmLJ???膜 面 積實 驗 時 間透 過 液 體 積（3）PVA 回收率： 濃縮液濃度*濃縮液體積？%10?量原 料 液 中 量濃 縮 液 中 PVAY（4）在坐標紙上繪制 Y 與流量的關(guān)系曲線。（10） 將儀器清洗干凈，放在指定位置；切斷分光光度計的電源。如果 10 小時以上不使用超濾組件，須加入保護液至組件的 1/2 高度。待超濾組件中的 PVA 溶液放凈之后，用自來水代替原料液，在較大流量下運轉(zhuǎn) 20 分鐘左右（使用泵抽慮？） ，清洗組件中殘余 PVA 溶液。數(shù)據(jù)取足即可停泵（停泵方法） 。在啟動泵之前，須向泵內(nèi)注滿原料液（如何注？） 。用移液管取料液 5ml放入容量瓶（50ml）中，以測定原料液的初始濃度。使系統(tǒng)各部位的閥門處于正常運轉(zhuǎn)的“開”或“關(guān)”中空纖維超濾器示意圖20 / 75狀態(tài)。為洗去殘余的保護液，用自來水清洗 2~3 次，然后放凈清潔液。在實驗前，須將保護液放凈。（2） 放出超濾組件中的保護液。然后進行下一個流量實驗。兩容量瓶的樣品進行比色測定 PVA 的濃度。四、實驗方法與步驟（有流量泵、真空泵？）將預先配制的 PVA 料液在 壓力和室溫下，進行不同流量的超過濾實驗（實驗點？由指導教師指定） ；30 分鐘時，取分析樣品。流程中，漏斗為膜組件加保護液（5%甲醛溶液）用；貯罐為放出保護液的接收容器；過濾器—聚丙烯酰胺蜂房式過濾器，精度為5μ（？） ，作用是攔截料液中的不溶性雜質(zhì)，以保護膜不受阻塞。將料液分為：（1）透過液—透過膜的稀溶液，該液由流量計（什么流量計？）計量后入貯罐；（2）濃縮液—未透過膜的 PVA 溶液（濃度高于料液） 。 0IT?KCLlog A:測得 K ？ C 待求？ L ？A其中：T 投射比 I0 入射比強度I 透射光強度 A 吸光度K 吸收系數(shù) L 溶液的光經(jīng)長度C 溶液的濃度由以上公式可以看出，當入射光/吸收系數(shù)和溶液的光經(jīng)長度不變時，透射光是根據(jù)溶液的濃度而變化的。但當 r=0 時，則化為線性微分方程，可求得解析解。???可推出 （2）hVxW31?實際工作中更關(guān)心的是回收率， ，因此需要將式（1）和式（2）轉(zhuǎn)化為0u???Δ、 c1 的方程。由連續(xù)性方程： )(0源 項dxucPivt?????和總流率方程： )(310滲 透 項壓 力 項 ?????cAPJt ?可推出 （1）hcrVdxuw)(1[3?式中，h 為裝填系數(shù)，對于圓管 h=R/2，R 為管半徑。δ， 同 XA1 或 K 無關(guān)； （5） ，忽略軸向混合擴散。 NB,XA3 171。料液在管中流動情況如圖所示。 atm?RTVcDw? )()(3232cBcKcDFsss ??????式中，D s—溶質(zhì)在膜中的擴散系數(shù)，cm 2/s；Ks—溶質(zhì)在溶液和膜兩相中的分配系數(shù)；B—溶質(zhì)滲透系數(shù)；Δc—膜兩側(cè)的濃度差。A′—膜的水滲透系數(shù)（ ） ，g/cm 2s；Dw—水在膜中的擴散系數(shù)，cm 2 )()(39。根據(jù)溶解擴散模型，膜的選擇透過性是由于不同組分在膜中的溶解度和擴散系數(shù)不同而造成的。目前，在海水淡化、食品加工工業(yè)的濃縮分離、工業(yè)超純水制備、工業(yè)廢水處理待領(lǐng)域的應用越來越多。膜分離包括反滲透、超過濾、電滲析、微孔過濾等。膜分離法可用于液相和氣相。實驗三 中空纖維超過濾膜分離實驗一、實驗目的1. 了解和熟悉超過濾膜分離的工藝過程；2. 了解膜分離技術(shù)的特點；1. 培養(yǎng)膜分離的實驗操作技能。3 ．回歸溫度和反應平衡常數(shù)、反應速率常數(shù)的關(guān)系式。（取 320℃時的數(shù)據(jù)計算） 原料中乙醇的量 – 產(chǎn)物中乙醇的量乙醇的轉(zhuǎn)化率 = —————————————————— 100%原料中乙醇的量=%14 / 75 2生成乙醚的量（mol）乙醇的選擇性 = ———————————— 100% （乙醚）反應的乙醇量（mol）=%乙醚的收率 = 乙醇的轉(zhuǎn)化率 乙醇的選擇性 =% 2生成乙烯的量（mol）乙醇的選擇性 = ———————————— 100% （乙烯）反應的乙醇量（mol） =%乙烯的收率 = 乙醇的轉(zhuǎn)化率 乙醇的選擇性 =%六、實驗結(jié)果討論１．討論原料乙醇的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)物乙醚收率，副產(chǎn)物乙烯含率，乙醇的選擇性等參數(shù)隨反應溫度變化的規(guī)律，并作圖表示。13 / 75至少分析兩次所得液體產(chǎn)物的組成，并用校正因子校正所得的含量，對液體進行物料恒算。有必要，也可以輕輕拉動反應器內(nèi)的測溫熱電偶，測定催化劑床層的溫度分布。11．改變反應溫度，每次提高 20～30℃，重復上述實驗步驟，則得到不同反應溫度下的原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物乙醚收率、副產(chǎn)物乙烯生成速率等，并根據(jù)動力學模型，可以得到反應速率常數(shù)。9．反應開始每隔 10～20 分鐘旋轉(zhuǎn)六通閥進樣一次，每個溫度至少取兩個數(shù)據(jù)，粗產(chǎn)品從分離器中放入量筒內(nèi)，氣體排空。 20 分鐘后，正式開始實驗。7．在溫度達到設定值后，繼續(xù)穩(wěn)定 10～20 分鐘，然后開始加入乙醇。4. 打開鋼瓶開關(guān),調(diào)節(jié)鋼瓶輸出壓力為 Mpa,調(diào)節(jié)色譜兩通道壓力調(diào)節(jié)閥,控制尾氣12 / 75流量在 2030ml/min(用皂膜流量計和秒表校正 ). 5. 打開裝置總電源開關(guān),按照實驗要求，調(diào)整好色譜條件：載氣為氮氣， 柱箱溫度：140℃進樣器溫度：140℃， 檢測器溫度：150℃ ，色譜柱：乙醇脫水專用（Ф3m）6. 將反應器加熱溫度設定為 260—380℃，預熱器溫度設定為 100℃（可以根據(jù)反應器溫度的分配情況調(diào)節(jié)）閥箱溫度設定為 100℃。把預熱器出口與反應器的進口連接，把反應器出口與六通閥連接，并把玻璃收集瓶放在放液調(diào)節(jié)閥出口。 根據(jù)實驗要求,設定好流量即可,詳 細 的 泵 使 用 說 明 可 以 參 考 泵 使 用 說 明 書 。液 體 的 流 量 可 以 從 面 板 上 很 方 便 的 設 置 ， 讀 數(shù) 從 可 任 意 選 擇 ， 單 位ml/min。液 體 從 泵 出 口 經(jīng) 三 通 閥 V5（ 三 通 閥 的 作 用 是 選 擇 排 氣 與 進 料 ） 打 入 到 系 統(tǒng) 中進 入 預 熱 器 預 熱 。(3)進料泵準備及流量校正：液 體 物 料 由 進 口 高 壓 微 量 液 體 泵 控 制 。四、實驗步驟：1. 準備工作:(1).色譜連接: 檢查作為色譜載氣的氫氣鋼瓶或氮氣鋼瓶壓力是否大于 ,如果小于,要更換鋼瓶 .檢查無誤后,接好色譜載氣接口,處理好色譜尾氣接口,檢查色譜柱的連接情況.(2).催化劑的裝填:先準備好催化劑,然后用干量筒量取催化劑 5ml,在精密天平上稱重并記錄 .根據(jù)反應管11 / 75的內(nèi)徑,計算出 5ml 催化劑所占的高度,然后根據(jù)恒溫區(qū)曲線確定其在反應管中的最好的裝填位置. 準備 23mm 的碎瓷環(huán)（或顆粒度較大的石英砂）,瓷環(huán)或石英砂應預先在稀鹽酸中浸泡，并經(jīng)過水洗、高溫燒結(jié)，以除去催化活性.從裝置上拆下反應管,在反應器底部放入少量巖棉，然后放入適量高度的瓷環(huán)或石英砂(以確保催化劑處于恒溫區(qū)的最佳位置為準), 準確量取瓷環(huán)或石英砂高度并記錄 .再放入少量巖棉, 將稱量好的催化劑，緩慢、全部加入到反應器中，并輕微震動，然后記錄催化劑高度，確定催化劑在反應器內(nèi)裝填高度。三、實驗儀器和藥品：乙醇脫水氣固反應器，氣相色譜及計算機數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，精密微量液體泵。反應機理：主反應：CH 3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O副反應：CH 3CH2OH CH2CH2+H2O在實驗中，由于反應生成的產(chǎn)物乙醚和未反應的乙醇留在了液體冷凝器中，而其他幾個副產(chǎn)物都是揮發(fā)氣體，進入尾氣濕式流量計計量總體積后排出。(3) 某些孔內(nèi)反應，因為需要形成體積較大的過度狀態(tài)（或中間態(tài)）分子，由于它們受到分子篩孔道孔穴尺寸的約束和限制，使得這些過度態(tài)的中間產(chǎn)物，難以在孔中形成；反之，分子較小的過度態(tài)產(chǎn)物，則可以形成。(2) 只有那些進入孔后而又能再從孔中擴散出來的分子，才可能作為產(chǎn)品出現(xiàn)。 ZSM一5沸石分子篩的晶體，具有豐富的微孔通道和孔穴，在ZSM一5分子篩中進行的催化反應面臨以下三種不同的條件和結(jié)果（即選擇性）：(1) 由于大多數(shù)活性中心都已被限制在孔結(jié)構(gòu)之內(nèi)，所以，只有那些半徑與分子篩孔徑相當（較大或略大）的反應物分子，才有可能進入孔內(nèi)，并在其中的活性中心上發(fā)生反10 / 75應。在分子篩上的裂解，異構(gòu)化，烴基化，歧化，水合和脫水等反應均屬酸催化反應。 對ZSM5分子篩催化作用的廣泛研究表明：在濃硫酸、鹵化鋁和無定形硅酸鋁中發(fā)生的反應，同樣可以在ZSM5分子篩催化劑上進行。ZSM5 分子篩的催化性能：晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當，它們具有很大的表面積，且表面極性很高，一些具有催化活性的金屬可以通過交換進入ZSM5分子篩的內(nèi)部，然后還原為金屬元素狀態(tài)，可獲得較高的分散度，同時ZSM5分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。 硫酸鋁溶液（長嶺煉油化工廠催化劑廠生產(chǎn)，Al 2O3 含量 ,d204=）和 稀硫酸（質(zhì)量分數(shù) 56%，d 204 =）所組成的酸化硫酸鋁溶液，在攪拌下加入到上述已加熱的水玻璃中制成反應混合物，所得物料總體積為 1260ml，將該反應混合物裝如反應釜，于 180℃下攪拌、干燥后，得 ZSM 一 5 產(chǎn)品 170g（干基） ，其相對結(jié)晶度 95%,熱崩塌溫度 1105℃，BET 比表面 354m2/g,單釜產(chǎn)量增加了 倍9 / 75ZMS5沸石是一類具有獨特孔道結(jié)構(gòu)形狀的沸石，它與熟知的大孔八面沸石的孔道不同，它們具有非常好的催化選擇性和高的熱穩(wěn)定性，ZSM5沸石屬高硅五元環(huán)形沸石，其基本結(jié)構(gòu)有八個五元環(huán)，組成這種基本結(jié)構(gòu)單元，通過共邊界成鏈狀結(jié)構(gòu)，然后再圍成沸石骨架。國外主要采用乙烯水合法，其次采用乙醇氧化鋁催化脫水法來彌補。經(jīng)過化工學者的努力已有一部分理想的催化劑投入到乙醚的工業(yè)生產(chǎn)中去，且實際使用情況非常好，基本上解決了硫酸催化乙醇脫水制乙醚所帶來的生產(chǎn)問題，顯示出了很高的實際應用價值，使工業(yè)生產(chǎn)簡單化，給工業(yè)化生產(chǎn)乙醚帶來了革命性的曙光。這些問題引起了化工學者的關(guān)注，著手開發(fā)可以取代硫酸的新型催化劑體系。目