真空蒸馏的基础知识: 真空蒸馏的基础知识主要介绍了液体混合物的可分离性、蒸气压、理想二元混合物这几个概念知识。以下分别介绍这几个。

液体混合物的可分离性

相对挥发度是液体混合物在蒸馏或精馏时，表示分离倾向的直观指示。通常，低沸点组分比高沸点组分较易蒸发，在与沸腾液体混合物中，低沸点组分的百分含量要高于液体。一般来说，蒸气中低沸点组分的富集程度取决于相对挥发度a。在二元混合物中：

式中，y₁和y₂（摩尔%）分别为与液体成相平衡的蒸气混合物中低沸点组分和高沸点组分的浓度；X₁和X₂（摩尔%）分别为该平衡液体中低沸点组分和高沸点组分的浓度。

相对挥发度大，表明容易分离。通常a₁₂随蒸气—压力而变化，因此，也随蒸发温度而变化。所以，改变压力会影响多元混合物的蒸发平衡。对二元混物

此式与式()结合，可得到下式

如果已知二元混合物的相对挥发度，则可算出与各种液体浓度相对应的蒸汽浓度y₁。只有理想混合物，且混合物中各组分的蒸气压曲线也必须知道时，才能容易的求出相对挥发度。通常，相对挥发度是由试验确定的。

蒸气压

“蒸汽”指的是在其临界温度以下的一种实有气体。蒸汽有金属蒸汽和非金属蒸汽两类，有饱和蒸汽和非饱和蒸汽两种状态。

物质的蒸气压可以由克劳修斯—克拉珀龙( clausius-clapegron)方程推导获得

式()即为热力学中的克劳修斯—克拉珀龙方程式；其中常数A，B值列于表1各种金属蒸气压Pv的常数A，B值中。

表1 各种金属蒸气压Pv的常数A，B值

金属	A	B
Li	10.99	8.07×103
Na	10.72	5.49×103
K	10.28	4.48×103
Cs	9.91	3.80×103
Cu	11.96	1.698×104
Ag	11.85	1.427×104
Au	11.89	1.758×104
Be	12.01	1.647×104
Mg	11.64	7.65×103
Ca	11.22	8.94×103
Sr	10.71	7.83×103
Ba	10.70	8.76×103
Zn	11.63	6.54×103
Cd	11.56	5.72×103
B	13.07	2.962×104
Al	11.79	1.594×104
La	11.60	2.085×104
Ga	11.41	1.384×104
In	11.23	1.248×104
C	15.73	4.0×104
Si	12.72	2.13×104
Ti	12.50	2.32×104
Zr	12.33	3.03×104
Th	12.52	2.84×104
Ge	11.71	1.803×104
Sn	10.88	1.487×104
Pb	10.77	9.71×103
Sb	11.15	8.63×103
Bi	11.18	9.53×103
Cr	12.94	2.0×104
Mo	11.64	3.085×104
W	12.40	4.068×104
U	11.59	2.331×104
Mn	12.14	1.374×104
Fe	12.44	1.997×104
Co	12.70	2.111×104
Ni	12.75	2.096×104
Ru	13.50	3.38×104
Rh	12.94	2.772×104
Pd	11.78	1.971×104
Os	13.59	3.7×104
Ir	13.07	3.123×104
Pt	12.53	2.728×104
V	13.07	2.572×104
Ta	13.04	4.021×104

 

理想二元混合物

理想二元混合物遵守拉乌尔定律。某组分的汽化趋势取决于它在液体中的浓度以及在该温度下的蒸气压。图1描述的就是一个理想二元混合物系统。

图1 在恒温t条件下，理想二元混合物的分压Pl、P2和总压P与液体组成x1的关系

把道尔顿分压定律和拉乌尔定律相结合，可得

由式()可得，相对挥发度等于纯组分蒸气压力的比值

当各纯组分的蒸气压曲线P₁和P₂=f(t)已知时，则恒总压P条件下的相对挥发度a₁₂可以确定为沸腾温度t的函数，参见图2。从蒸气压曲线上t₁和t₂之间的两个或多个不同的沸腾温度，找出P₁和P₂（即图中的1和2点），然后用式()算出相应的a₁₂值。这时非常纯的组分的蒸气压就等于总压。

图2 由蒸气压曲线P₁=f(t)和P₂=f(t)，求理想二元混合物的相对挥发度a₁₂

由式()和式()可得X₁

由式()就算出相对应于某沸腾温度的液体组成。再由式()可求出相应的平衡蒸气的浓度。把由此算出的y₁值与对应的x₁值关联作图，就可得到图3上部绘出的平衡曲线。于是，就能够很容易地读出在恒压P下与组成x₁的饱和液体相平衡时的蒸气浓度y₁。

图3 理想二元混合物的平衡曲线y₁=f(x₁)、泡点线t=f(x₁)和露点线t=f(x₁)

图3的下部表示泡点曲线和露点曲线。前者关联液体浓度x₁和泡点温度，而后者关联蒸气浓度y₁和混合蒸气的冷凝点温度。把某泡点温度或冷凝点温度下的液体和气体的相关浓度x₁和y₁两点连线，就发现该线平行于横坐标，间时切割泡点曲线或露点曲线，并得出平衡曲线上的一个点。

总之，蒸气压的比值是温度的函数；因此是可变的。然而，在理想混合物的整个沸点范围内，即在整个浓度范围内，比值基本上是常数，特别当各组分的蒸气压彼此靠近时，尤其是如此。