乙醇/丙酮減壓分離

尹子辰

(濟(jì)南市長清第一中學(xué)大學(xué)科技園校區(qū)2015級(jí)8班，山東 濟(jì)南 250300)

隨著生活經(jīng)濟(jì)的不斷提高，乙醇與丙酮混合物被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，在帶來工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶來了一些負(fù)面問題，如環(huán)境污染等。在中國，提倡減少環(huán)境污染的方式主要有減少污染物排放、綠色出行、垃圾分類回收、使用清潔能源、資源循環(huán)利用等。其中資源循環(huán)利用是最行之有效的一種方法，既減少了環(huán)境污染，又降低了生產(chǎn)成本。循環(huán)利用的分離方法主要包括過濾，萃取，吸收，沉降，蒸餾等。

蒸餾是一種熱力學(xué)的分離工藝，它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點(diǎn)不同，使低沸點(diǎn)組分蒸發(fā)，再冷凝以分離整個(gè)組分的單元操作過程，是蒸發(fā)和冷凝兩種單元操作的聯(lián)合。其優(yōu)點(diǎn)在于不需要使用系統(tǒng)組分以外的其它溶劑，從而保證不會(huì)引入新的雜質(zhì)。本文就是利用蒸餾的方法將兩者分離后再回收利用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 RE-52AA是采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)瓶增大蒸發(fā)面積，在減壓下置于水浴中一邊旋轉(zhuǎn)，一邊加熱的裝置，使瓶內(nèi)溶液擴(kuò)散蒸發(fā)；低溫恒溫反應(yīng)浴是一種最新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可代替干冰和液氮做低溫反應(yīng)；真空泵；電子天平；乙醇/丙酮混合溶液；250mL圓底燒瓶。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過以下實(shí)驗(yàn)方法研究乙醇/丙酮分離的最佳蒸餾條件。

(1)首先向250mL圓底燒瓶中倒入適量乙醇/丙酮溶液，與另一個(gè)清洗干凈的250mL圓底燒瓶一同秤其質(zhì)量并記錄數(shù)據(jù)。

(2)將秤好質(zhì)量的圓底燒瓶組裝到實(shí)驗(yàn)儀器中，如圖1所示。

(3)固定冷凝水的溫度為水的常溫，加熱溫度為40℃，調(diào)整真空度為-0.075MPa，打開旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器開始蒸餾，待不出回收液時(shí)關(guān)閉旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，撤下原液瓶及回收液瓶。分別稱量原液瓶及回收液瓶的質(zhì)量，并記錄其數(shù)據(jù)。

圖1 實(shí)驗(yàn)儀器

(4)調(diào)整真空度分別為-0.080 MPa，-0.085 MPa，-0.090 MPa時(shí)，重復(fù)上一步操作。

(5)再調(diào)整加熱溫度分別為45℃，50℃，55℃，重復(fù)第3，4步操作，冷卻溫度均為18℃。

(6)整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，保持清潔。

(7)整理數(shù)據(jù)并計(jì)算其回收率。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)表1～表4為實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表。

表1 加熱溫度 40℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 加熱溫度 45℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 加熱溫度 50℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 加熱溫度 55℃時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 原始數(shù)據(jù)處理

圖2 時(shí)間、真空度、回收率曲線圖

利用Matlab處理數(shù)據(jù)得到時(shí)間、真空度、回收率三者之間的關(guān)系曲線，如圖2所示。

由圖2可看出在冷卻溫度為18℃時(shí)，隨著加熱溫度的升高，回收率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，加熱溫度50℃時(shí)為最佳；隨著真空度的減小，回收率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。由此可得：在適溫低壓下可得到最大回收率，也是最佳蒸餾條件。

3 結(jié)語

本文針對(duì)目前環(huán)境污染嚴(yán)重及提倡資源重復(fù)利用的現(xiàn)狀，利用乙醇、丙酮本身的特性，通過實(shí)驗(yàn)得出了蒸餾的最佳條件。以此可得出把資源再回收重復(fù)利用，既減少環(huán)境污染，又節(jié)約資源。這種方法非常適用于現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)環(huán)境的發(fā)展，將成為未來資源利用的一個(gè)趨勢(shì)。

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