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1、化工专业实验报告实验名称： 实验人员： 同组人： 实验地点：天大化工技术实验中心 室 实验时间： 班级/学号： 级 班 组 号 指导教师： 实验成绩： 天津大学化工技术实验中心印制一 、实验目的1.用气液色谱法测定苯和环己烷在邻苯二甲酸二壬酯中的无限稀释活度系数。 2.通过实验掌握测定原理和操作方法。熟悉流量、温度和压力等基本测量方法。 3.了解气液色谱仪的基本构造及原理。二、实验原理采用气液色谱测定无限稀释溶液活度系数，样品用量少，测定速度快，仅将一般色谱仪稍加改装，即可使用。目前，这一方法已从只能测定易挥发溶质在难挥发溶剂中的无限稀释度系数，扩展到可以测定在挥发性溶剂中的无限稀释活度系数。
2、因此，该法在溶液热力学性质研究、气液平衡数据的推算、萃取精馏溶剂评选和气体溶解度测定等方面的应用，日益显示其重要作用。 当气液色谱为线性分配等温线、气相为理想气体、载体对溶质的吸附作用可忽略等简化条件下，根据气体色谱分离原理和气液平衡关系，可推导出溶质 i 在固定液 j 上进行色谱分离时，溶质的校正保留体积与溶质在固定液中无限稀释活度系数之间的关系式。根据溶质的保留时间和固定液的质量，计算出保留体积，就可得到溶质在固定液中的无限稀释活度系数。实验所用的色谱柱固定液为邻苯二甲酸二壬酯。样品苯和环己烷进样后汽化，并与载气H2混合后成为气相。当载气H2将某一气体组分带过色谱柱时，由于气体组分与固定液
3、的相互作用，经过一定时间而流出色谱柱。通常进样浓度很小，在吸附等温线的线性范围内，流出曲线呈正态分布，如图1所示。图1色谱流出曲线图设样品的保留时间为tr（从进样到样品峰顶的时间），死时间为td（从惰性气体空气进样到其峰顶的时间），则校正保留时间为：tr=tr-td （1）校正保留体积为：Vr=trFc （2）式中，Fc校正到柱温、柱压下的载气平均流量，m3/s校正保留体积与液相体积Vl关系为：Vr=KVl （3）而 K=cilcig （4）式中，Vl液相体积，m3；K分配系数；cil样品再液相中的浓度，mol/m3;cig样品在气相中的浓度，mol/m3;由式（3）、（4）可得：cilcig
4、=ViVl （5）因气相视为理想气体，则：cig=piRTc （6）而当溶液为无限稀释时，则：cil=lxiMl （7）式中，R气体常数 l纯液体的密度，kg/m3; Ml纯液体的分子量；xi样品i的摩尔分率； pi样品的分压，Pa；Tc柱温，K。汽液平衡时，则：pi=pi0i0xi （8）式中，pi样品i的饱和蒸汽压，Pa； i样品i的无限稀释活度系数。将（6）、（7）、（8）代入式（5），得：Vr=VllRTcMlpii=WlRTcMlpii （9）式中，Wl固定液标准质量。将式（2）代入式（9），则：i0=WlRTcMlpi0trFc （10）式中Fc 可用（11）求得：Fc =32pb
5、p02-1pbp03-1(p0-pw)p0TcTaFc (11)式中，pb柱前压力，Pa； p0柱后压力，Pa； pw在Ta下的水蒸气压，Pa；Ta环境温度，K；Tc柱温，K；Fc载气在柱后的平均流量，m3/s。 这样，只要把准确称量的溶剂作为固定液涂渍在载体上装入色谱柱，用被测溶质作为进样，测得（10）式右端各参数，即可计算溶质i在溶剂中的无限稀释活度系数。三、实验流程图本实验流程如图2所示：图2色谱法测i实验流程图1氢气钢瓶； 2减压调节阀； 3净化干燥器； 4稳压阀； 5标准压力表； 6热导池7气化器； 8恒温箱； 9温度计； 10皂膜流量计； 11电桥； 12记录仪四、实验步骤1. 打
6、开H2钢瓶，色谱仪中的气路通H2。检漏后，开启色谱仪。色谱条件为：色谱柱温60 ，汽化温度80，检测温度90，桥电流100mA 。当色谱条件稳定后用皂膜流量计来测载气H2在色谱柱后的平均流量，即气体通过肥皂水鼓泡，形成一个薄膜并随气体上移，用秒表来测流过10ml的体积，所用的时间，控制在20ml/min 左右，测三次，取平均值。用标准压力表测量柱前压。2. 待色谱仪基线稳定后（使用色谱数据处理机及色谱工作站来测），用 10l 进样器准确取样品环己烷 0.2l，再吸入 8l 空气，然后进样。用秒表来测定空气峰最大值到环己烷峰最大值之间的时间即为校正保留时间tr，同时记录工作站数据。再分别取 0.
7、4l、0.6l、0.8l 环己烷，重复上述实验。每种进样量至少重复三次，要求三次测得的校正保留时间tr相差不能超过1s，取平均值。每次测定前都要读取柱前压，当实验进程中柱前压变化超过压力表一个最小分度后，重新测定柱后流量。3. 用苯做溶质，重复第2项操作（只用工作站测量）。4. 实验完毕后，先关闭色谱仪的电源，待检测器的温度降到70左右时再关闭气源。五、实验结果及计算汽化室温与检测器温存在波动，除上述现象外实验未见异常。实验数据原始记录见附页，现将数据汇总整理如下：设备号：2 柱温Tc：60 固定液质量Wl：0.1534g表4 实验数据整理表实验前实验后平均环境温度Ta/21.822.222.
8、0实验大气压/KPa101.3载气流量测定编号123平均H2流过10ml用时/s29.4629.7529.8429.52环己烷溶质实验 C6H12 ，M=84.16进料量/L柱前表压/MPa校正保留时间tr/s平均校正保留时间tr/s0.20.022171.3470.580.022171.700.022071.580.022171.700.40.022072.9673.110.022073.140.022073.260.022173.080.60.022174.2274.540.022174.760.022074.580.022174.760.022074.400.022074.520.80.
9、022075.7875.820.022075.900.022075.78苯溶质实验 C6H6 M=78.11进料量/L柱前表压/MPa校正保留时间tr/s平均校正保留时间tr/s0.20.0220110.34110.360.0220110.280.0220110.46续表40.40.0220112.20112.380.0220112.380.0220112.560.60.0220114.18114.160.0220114.000.0220114.300.80.0220116.10116.180.0220116.040.0220116.400.0220116.40计算举例（以环己烷进料量为0.2
10、L时数据为例）：环己烷进量为0.8L时，三个数据分别为：75.78s、75.90s、75.78s。计算平均值：tr=75.78+75.90+75.783=75.82s六、数据处理数据处理结果汇总如下表5 实验数据计算整理表溶质进样量趋于零时tr/s柱温下饱和蒸气压pi010-4/Pa平均载气流量Fc107 m3/s无限稀释活度系数i0相对误差/%环乙烷69.235.18773.360.8410.12苯108.465.21790.5341.521. 求环己烷和苯在进样量趋于零时的校正保留时间根据表4数据分别对苯和环己烷作图并线性拟合结果如下：图3 校正保留时间与环己烷进料量的关系图图4 校正保留
11、时间与苯进料量的关系图由线性回归结果看出，在进料量趋于零时，环己烷的校正保留时间为tr=69.23s，苯的校正保留时间tr=108.46s。2. 求苯和环己烷在邻苯二甲酸二壬酯中的无限稀释活度系数1）饱和蒸汽压计算柱温Tc=60查表得环己烷的Antoine方程系数如下：A=6.84498 B=1203.526 C=222.863 -50200于是，有lgpi0mmHg=A-BTc+C=6.84498-1203.52660+222.863=2.5902 pi0=389.2mmHg=51877Pa查表得苯的Antoine方程系数如下：A=6.90565 B=1211.033 C=220.790 任
12、何温度于是，有lgpi0mmHg=A-BTc+C=6.90565-1211.03360+220.790=2.5927 pi0=391.5mmHg=52179Pa2）载气柱后流量计算：根据表4数据皂膜上升10ml即载气H2流过10mL用时为29.52s于是载气在柱后的平均流量由下式计算：Fc=1029.5210-6=3.3910-7m3/s3）校正到柱温、柱压下的载气平均流量计算根据表4数据，实验环境温度取开始时温度与结束时温度的平均值Ta=22.0查表得水的Antoine方程系数如下：A =8.10765 B =1750.286 C =235.0 060于是，有lgPwmmHg=A-BTa+C=8.10765-1750.28620+235.0=1.2438 Pw=17.5mmHg=2337Pa实验条件下，柱后压力即环境大气压p0=101325Pa考虑到实验过程中柱前压力变化不大，可忽略其影响的流量变化，全实验过程取平均有pb=0.0220MPa表压=0.123325Mpa绝压=123325Pa（绝压）于是校正到柱温柱压下的平均载气流量由下式计算： Fc =32pbp02-1pbp03-1(p0-pw)p0TcTaFc =321233251013252-11233251013253-1101325-2337101325333.1295.13.3910-7 =3.3
