《三组分系统的相图及其应用(不讲)课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三组分系统的相图及其应用(不讲)课件.ppt（45页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,5.6 三组分系统的相图及其应用,等边三角形坐标表示法,当,用正三棱柱体表示，底面正三角形表示组成，柱高表示温度或压力,可用正三角形平面图表示,因为,无法用相图表示,当,保持温度或压力不变,当,保持温度和压力都不变,2,三组分系统的相图及其应用,3,在等边三角形上，沿反时针方向标出三个顶点,等边三角形坐标表示法,三个顶点分别表示纯组分A，B 和 C,三条边上的点表示相应两个组分的质量分数，对应顶点的含量为零,三角形内任一点都代表三组分系统,4,等边三角形坐标表示法,(1)在平行于底边的任意一条线上，所有代表物系的点中，含顶角组分的质量分数相等。,例如，d，e，f 物系点，含A的质量分数相同
2、,(2)在通过顶点的任一条线上，其余两组分之比相等。例如，AD线上，,5,等边三角形坐标表示法,(3)如果代表两个三个组分系统的D点和E点，混合成新系统的物系点O必定落在DE连线上。,O点的位置可用杠杆规则求算。用 分别代表D和E的质量，则有：,哪个物系含量多，O点就靠近那个物系点。,6,等边三角形坐标表示法,(4)由三个三组分系统D，E，F混合而成的新系统的物系点，落在这三点组成三角形的重心位置，即H点。,先用杠杆规则求出D，E混合后新系统的物系点G,再用杠杆规则求G，F混合后的新系统物系点H，H 即为DEF的重心。,7,等边三角形坐标表示法,例如，Ab线上，S中含A多，b中含A少。,(5)
3、设S为三组分系统,当S中析出A组分，剩余液相组成沿AS延长线变化，设到达b。,若在 b 中加入A组分，物系点向顶点A移动。,析出A的质量可以用杠杆规则求算：,8,部分互溶的三液体系统,（1）有一对部分互溶系统,醋酸(A)和氯仿(B)能无限混溶,但氯仿和水只能部分互溶,醋酸(A)和水(C)也能无限混溶,在它们组成的三组分系统相图上出现一个帽形区，在a和b之间，溶液分为两层,9,（1）有一对部分互溶系统,一层是在醋酸存在下，水在氯仿中的饱和液，如一系列 a 点所示,另一层是氯仿在水中的饱和液，如一系列 b 点所示,这对溶液称为共轭溶液,10,（1）有一对部分互溶系统,在物系点为c的系统中加醋酸，物
4、系点向A移动,由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线 不一定与底边平行。,到达 时，对应的两相组成为 和,11,（1）有一对部分互溶系统,继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线缩短，最后缩为一点,组成帽形区的 aOb 曲线称为双结点溶解度曲线或双结线,这时两层溶液界面消失，成单相。,O点称为等温会溶点或褶点,12,T-x1，x2 图,将三液体中有一对部分互溶的系统画成正三棱柱形立体图，纵坐标为温度，每个水平截面为正三角形组成图。,温度不断升高，互溶程度加大，两液相共存的帽形区逐渐缩小,最后到达K点，成均一单相,将所有等温下的双结线连成一个曲面，在这曲面之内是两相区。,13,T-x1，x2
5、图,将立体图中的所有等温线都投影到平面上，得投影图,14,（2）有两对部分互溶系统,乙烯腈(A)与水(B)，乙烯腈与乙醇(C)只能部分互溶，而水与乙醇可无限混溶，在相图上出现了两个溶液分层的帽形区。,帽形区之外是溶液单相区,在aDb，cFd内两相共存,各相的组成可从连结线上读出,15,（2）有两对部分互溶系统,温度降低，帽形区扩大，最后叠合,在abdc内两相共存,在abdc外为溶液单相,但上、下两个溶液单相区内，A的含量不等,16,（3）有三对部分互溶系统,乙烯腈(A)-水(B)-乙醚(C)彼此都只能部分互溶,因此正三角形相图上有三个溶液分层的两相区,在帽形区以外，是完全互溶单相区。,17,（
6、3）有三对部分互溶系统,降低温度，三个帽形区扩大以至重叠。,靠近顶点的三小块用1表示的是单相区,2表示的三小块是三组分彼此部分互溶的两相区,中间用3表示的EDF红色区是三个彼此不互溶溶液的三相区,这三个溶液的组成分别由D，E，F三点表示,18,（3）有三对部分互溶系统,因为,在等温、等压下，D，E，F三相的浓度有定值,若某物系如P点所示,三个相的相对质量可以使用杠杆规则计算,19,萃取原理,对沸点靠近或有共沸现象的液体混合物，可以用萃取的方法分离。,通常芳烃A与烷烃B完全互溶，芳烃A与萃取剂S也能互溶，而烷烃与萃取剂互溶度很小。,一般根据分配系数，选择合适的萃取剂。,对芳烃和烷烃的分离，常用二
7、乙二醇醚为萃取剂。,20,萃取原理,21,将组成为F的A,B混合物装入分液漏斗，加入萃取剂S并摇动,物系点沿F S线移动,萃取相组成为y，蒸去S，物系点沿Sy 移动，直到G点，这时含芳烃量比F点明显提高.,设到达O点(根据加入S的量，由杠杆规则计算),静置分层。,萃余相组成为x，蒸去S，物系点沿S x移动，到达H点，含烷烃量比F点高。,22,萃取塔,工业上，萃取是在塔中进行。塔内有多层筛板，萃取剂从塔顶加入，混合原料在塔下部输入。,最后，芳烃不断溶解在萃取剂中，作为萃取相在塔底排出；脱除芳烃的烷烃作为萃余相从塔顶流出。,一次萃取不能完全分离,依靠比重不同，在上升与下降过程中充分混合，反复萃取。
8、,23,二固体和一液体的水盐系统,这类相图很多，很复杂，但在盐类的重结晶、提纯、分离等方面有实用价值。,这里只介绍几种简单的类型，而且两种盐都有一个共同的离子，防止由于离子交互作用，形成不止两种盐的交互系统。,24,二固体和一液体的水盐系统,(1)固体盐B，C与水的系统,一个单相区,两个两相区,ADFE是不饱和溶液单相区,CEF是C(s)与其饱和溶液两相共存。,BDF是B(s)与其饱和溶液两相共存,一个三相区,BFC是B(s),C(s)与组成为F的饱和溶液三相共存。,25,二固体和一液体的水盐系统,两条特殊线,一个三相点,B与DF以及C与EF的若干连线称为连结线。,DF线是B在含有C的水溶液中
9、的溶解度曲线,EF 线是C在含有B的水溶液中的溶解度曲线,F点是饱和溶液与B(s),C(s)三相共存点,26,盐类提纯,如果B和C两种盐类的混合物组成为Q点，如何将B(s)分离出来?,应先加水，使物系点沿QA方向移动，进入BDF区,到达R点,这时C(s)全部溶解，余下的是纯B(s),过滤，烘干，就得到纯的B(s),27,盐类提纯,R点尽可能靠近BF线，这样可得尽可能多的纯B(s),加入水的合适的量以及能得到B(s)的量都可以用杠杆规则求算。,如果Q点在AS线右边，用这种方法只能得到纯C(s)。,28,(2)有复盐形成的系统,当B，C两种盐可以生成稳定的复盐D的相图,一个单相区：AEFGH为不饱
10、和溶液,三个两相区：BEF，DFG和CGH,两个三相区：BFD，DGC,三条饱和溶解度曲线：EF，FG，GH,两个三相点：F 和 G,29,(2)有复盐形成的系统,如果用AD连线将相图一分为二,则变为两个二盐一水系统,分析方法与二盐一水系统相同,30,(2)有水合物生成的系统,组分B与水(A)可形成水和物D。,对ADC范围内讨论与以前相同，只是D表示水合物组成,E点是D(s)在纯水中的饱和溶解度,当加入C(s)时，溶解度沿EF线变化。,31,(2)有水合物生成的系统,BDC区是B(s)，D(s)和C(s)的三固相共存区,属于这种系统的有,水合物为大苏打,32,(2)有水合物生成的系统,如果C(
11、s)也形成水合物，设为D,作DD线，在DD线以上的相图分析与以前相同,在DD线以下为一四边形，连结对角线，把四边形分成两个三角形,究竟哪一条对角线是稳定的，只有通过实验确定,33,利用温差提纯盐类,相图,蓝线是在298 K时的相图,红线是在373 K时的相图,D是298K时的三相点,是373 K时的三相点,34,利用温差提纯盐类,(1)系统中含 较多,物系组成为 x,在298 K时，加水溶解，物系点沿xA线向A移动,当进入MDB区时，全部溶解，剩下固体为,35,利用温差提纯盐类,如有泥沙等不溶杂质，将饱和溶液加热至373 K,这时在线 之上，所有盐全部溶解,趁热过滤，将滤液冷却可得纯,36,利
12、用温差提纯盐类,(2)系统中含 较多,物系组成为 x,加水溶解，升温至 373 K，物系点恰好进入NaNO3结晶区,在W点过滤，去掉,37,利用温差提纯盐类,(2)系统中含 较多,饱和溶液组成为 D“,加水降温至298 K,进入BDM区，在 y 处过滤,可得纯,饱和溶液组成为D,在D中加组成为x的粗盐，使物系点到达W，如此物系点在WDyD之间循环，就可把混合盐分开。,38,利用温差提纯盐类,39,三组分低共熔系统的相图,金属Sn、Bi和Pb彼此可形成三个二元低共熔相图，它们的低共熔点分别为E1,E3和E2，低共熔点在底边组成线上的位置分别为C，D和B。,将平面图向中间折拢，使代表组成的三个底边
13、Sn-Bi，Bi-Pb和Pb-Sn组成正三角形，就得到了三维的正三棱柱形的三组分低共熔相图，纵坐标为温度。,40,三组分低共熔系统的相图,金属Sn、Bi和Pb彼此可形成三个二元低共熔相图,它们的低共熔点分别为l1,l3 和 l2,将平面图向中间折拢，使代表组成的三个底边Sn-Bi，Bi-Pb和Pb-Sn组成正三角形，就得到了三维的正三棱柱形的三组分低共熔相图，纵坐标为温度。,41,三组分低共熔系统的相图,一个单相区 在花冠状曲面的上方是熔液单相区；,三个三相共存点 在每个低共熔点 处，是三相共存。,三个两相区 在三个曲面上是熔液与对应顶点物的固体两相共存区；,42,三组分低共熔系统的相图,到达 时有金属Bi析出,如果Sn-Pb系统在 处加入Bi，低共熔点沿 线下降,汇聚于,是四相共存,温度再降低，液相消失，三固体共存。,43,三组分低共熔系统的相图,用步冷轨迹在底面组成图上的投影，可以更清楚地看出组成为A的熔化物在冷却过程中的组成变化。,在Bi-A线及其延长线上，Sn(s)与Pb(s)量的比例不变,离Bi顶点越远，含Bi越少,44,直角坐标表示法,45,直角坐标表示法,
