丁酮肟-水-異辛醇物系液液相平衡的研究

滕堯 齊鳴齋

華東理工大學化工學院 （上海 200237）

技術進步

丁酮肟-水-異辛醇物系液液相平衡的研究

滕堯 齊鳴齋

華東理工大學化工學院 （上海 200237）

在甲基三丁酮肟基硅烷的生產過程中會產生部分含丁酮肟的廢水，用萃取方法可回收丁酮肟。為獲得萃取工藝所需的基礎數據，在常壓、60℃溫度下，以工業實際廢水為物料，進行液液相平衡實驗，用擬三元方法處理丁酮肟-水-異辛醇三元體系的液液相平衡數據，獲得了三元體系平衡相圖。實驗數據用非隨機兩相液體（NRTL）模型進行了關聯，得出了該三元體系的NRTL模型參數。將實驗數據與關聯結果進行比較，結果表明，NRTL模型能對該三元體系進行較準確的關聯。

丁酮肟 異辛醇 萃取液 液平衡 NRTL模型

丁酮肟與甲基三氯硅烷反應生成的甲基三丁酮肟基硅烷是室溫硫化（RTV）單組分硅橡膠中的中性交聯劑。與其他密封膠相比，中性有機硅密封膠具有幾乎無腐蝕性、毒性小、活性低、使RTV單組分硅橡膠固化時間較短等優點。甲基三丁酮肟基硅烷作為影響有機硅密封膠質量的重要組分，其生產與應用研究在建筑、電子電氣和汽車等行業有著良好的前景。甲基三丁酮肟基硅烷生產過程中，一般會產生大量含丁酮肟的廢水（質量分數約10%），其中含有一定量的雜質。因此對含丁酮肟廢水進行處理，回收丁酮肟既是環境保護的要求，也是實現可持續發展和循環經濟的需要。異辛醇可與多數有機溶劑互溶，具有汽化潛熱小、與水的密度差較大、對丁酮肟萃取選擇性好、水中溶解度小等優點，是含丁酮肟廢水萃取回收較優良的溶劑。但是目前以異辛醇為溶劑萃取丁酮肟所必需的熱力學數據甚少，難以滿足異辛醇作為溶劑萃取丁酮肟的工藝設計和優化的需求。因此，研究含丁酮肟廢水萃取液液相平衡，測取和關聯實驗數據很有必要。本文以工業實際廢水為物料，進行液液相平衡實驗，得到的相平衡數據用擬三元方法處理，將水相中的少量雜質計入水的含量。既考慮了雜質對液液相平衡的影響，又便于數據處理。實驗數據用NRTL模型方程進行了關聯。

1 實驗部分

實驗測定了丁酮肟-水-異辛醇的液液相平衡數據，使用的丁酮肟廢水來自浙江華進科技股份有限公司。采用夾套分液漏斗裝置，夾套中用恒溫水浴保溫。夾套分液漏斗經充分搖動之后，靜置分層15～20 min，然后按重相、輕相分別取樣，進行分析。經過浙江華進科技股份有限公司分析測試中心分析測定獲取兩相濃度數據。

2 模型和理論

選用NRTL模型對丁酮肟-水-異辛醇三元體系液液相平衡數據進行關聯。

NRTL方程的形式為

式中：gij-gii是能量參數，αij稱為非無規參數，且有αij=αji=α，三元物系N=3。

采用擬牛頓法中的BFGS優化方法回歸上述模型中的參數值，目標函數為：

式中，NC=N，為實驗組分數；NP為實驗數據點數。上標Ι表示有機相，Π表示水相。

用擬牛頓法回歸上述模型參數時，出現多解現象。本文采用熱力學平衡準則——封閉體系處于平衡狀態時其自由能應達到最小，對關聯得到的多組數據的參數進行篩選，取分子混合Gibbs自由能ΔGM最小的參數為最優解。

采用上述回歸所得的模型參數值對本物系液液相平衡數據進行計算。液液相平衡體系達到平衡態時，應滿足以下條件：

計算精度用相應的均方根偏差來評價，其均方根偏差表示為：

3 結果與討論

3.1 相平衡數據

在常壓、60℃下，實驗測定的三元體系的平衡組分質量分數見表1。

表1 丁酮肟（1）-水（2）-異辛醇（3）物系的相平衡數據（常壓、60℃，質量分數）

3.2 關聯結果

經回歸后，所得NRTL模型的作用參數見表2，其中rmsd為均方根偏差。由實驗值與計算值均方根偏差的計算結果可以看出，計算值能較好地吻合實驗數據。α為NRTL方程的非無規參數，取α=0.32時，該物系NRTL方程的擬合效果最佳。

表2 NRTL模型參數回歸結果

3.3 討論

根據NRTL模型的作用參數可計算液液相平衡數據。圖1～4為丁酮肟-水-異辛醇體系實驗值與模型值的比較，NRTL模型對實驗值的關聯較好，誤差較小，因此NRTL模型適合該三元體系液液相平衡數據的關聯。

4 結論

實驗測定了常壓、60℃下丁酮肟-水-異辛醇三元體系液液相平衡數據，為甲基三丁酮肟基硅烷生產過程的丁酮肟廢水萃取-精餾回收工藝提供了基礎數據。用NRTL模型對三元體系液液相平衡數據進行了關聯，獲得了相應的模型參數；計算值與實驗值誤差較小，NRTL模型適合于該三元體系液液平衡數據的關聯。

The study on the Liquid-liquid Phase Equilibrium of Methylethylketoxime-Water-Isooctyl Alcohol System

Teng Yao Qi Mingzhai

The wastewater containing methylethylketoxime is generated during the production of methyltris (methylethylketoximino)silane(MOS),from which methylethylketoxime can be recycled by means of extraction.In order to obtain the basic parameters for the extraction,the liquid-liquid phase equilibrium experiments with real wastewater were performed at 60℃and atmospheric pressure.Ternary phase diagrams were drawn by pseudo-ternary processing the liquid-liquid phase equilibrium experimental data of the methylethylketoxime-water-isooctyl alcohol system.The nonrandom two liquids(NRTL)model was used to fit the experimental data and the model parameters for the ternary system were obtained.It was shown that NRTL model was an effective fitting tool for the ternary system.

Methylethylketoxime;Isooctyl alcohol;Extraction;Liquid-liquid equilibrium;NRTL equation

圖1 常壓、60℃下丁酮肟-水-異辛醇體系實驗值和按NRTL模型計算的溶解度曲線比較

圖2 常壓、60℃下丁酮肟-水-異辛醇體系分配曲線χ1Π－χ1I的實驗值和計算值

圖3 常壓、60℃下丁酮肟-水-異辛醇體系χ1Π－χ3Π的實驗值和計算值

圖4 常壓、60℃下丁酮肟-水-異辛醇體系χ1Ι－χ2Ι的實驗值和計算值

（略）

TQ203

2014年7月

滕堯男1989年生碩士生主要從事化工分離與數值模擬方面研究