丁酮肟-水-异辛醇物系液液相平衡的研究

滕尧 齐鸣斋

华东理工大学化工学院 （上海 200237）

技术进步

丁酮肟-水-异辛醇物系液液相平衡的研究

滕尧 齐鸣斋

华东理工大学化工学院 （上海 200237）

在甲基三丁酮肟基硅烷的生产过程中会产生部分含丁酮肟的废水，用萃取方法可回收丁酮肟。为获得萃取工艺所需的基础数据，在常压、60℃温度下，以工业实际废水为物料，进行液液相平衡实验，用拟三元方法处理丁酮肟-水-异辛醇三元体系的液液相平衡数据，获得了三元体系平衡相图。实验数据用非随机两相液体（NRTL）模型进行了关联，得出了该三元体系的NRTL模型参数。将实验数据与关联结果进行比较，结果表明，NRTL模型能对该三元体系进行较准确的关联。

丁酮肟 异辛醇 萃取液 液平衡 NRTL模型

丁酮肟与甲基三氯硅烷反应生成的甲基三丁酮肟基硅烷是室温硫化（RTV）单组分硅橡胶中的中性交联剂。与其他密封胶相比，中性有机硅密封胶具有几乎无腐蚀性、毒性小、活性低、使RTV单组分硅橡胶固化时间较短等优点。甲基三丁酮肟基硅烷作为影响有机硅密封胶质量的重要组分，其生产与应用研究在建筑、电子电气和汽车等行业有着良好的前景。甲基三丁酮肟基硅烷生产过程中，一般会产生大量含丁酮肟的废水（质量分数约10%），其中含有一定量的杂质。因此对含丁酮肟废水进行处理，回收丁酮肟既是环境保护的要求，也是实现可持续发展和循环经济的需要。异辛醇可与多数有机溶剂互溶，具有汽化潜热小、与水的密度差较大、对丁酮肟萃取选择性好、水中溶解度小等优点，是含丁酮肟废水萃取回收较优良的溶剂。但是目前以异辛醇为溶剂萃取丁酮肟所必需的热力学数据甚少，难以满足异辛醇作为溶剂萃取丁酮肟的工艺设计和优化的需求。因此，研究含丁酮肟废水萃取液液相平衡，测取和关联实验数据很有必要。本文以工业实际废水为物料，进行液液相平衡实验，得到的相平衡数据用拟三元方法处理，将水相中的少量杂质计入水的含量。既考虑了杂质对液液相平衡的影响，又便于数据处理。实验数据用NRTL模型方程进行了关联。

1 实验部分

实验测定了丁酮肟-水-异辛醇的液液相平衡数据，使用的丁酮肟废水来自浙江华进科技股份有限公司。采用夹套分液漏斗装置，夹套中用恒温水浴保温。夹套分液漏斗经充分摇动之后，静置分层15～20 min，然后按重相、轻相分别取样，进行分析。经过浙江华进科技股份有限公司分析测试中心分析测定获取两相浓度数据。

2 模型和理论

选用NRTL模型对丁酮肟-水-异辛醇三元体系液液相平衡数据进行关联。

NRTL方程的形式为

式中：gij-gii是能量参数，αij称为非无规参数，且有αij=αji=α，三元物系N=3。

采用拟牛顿法中的BFGS优化方法回归上述模型中的参数值，目标函数为：

式中，NC=N，为实验组分数；NP为实验数据点数。上标Ι表示有机相，Π表示水相。

用拟牛顿法回归上述模型参数时，出现多解现象。本文采用热力学平衡准则——封闭体系处于平衡状态时其自由能应达到最小，对关联得到的多组数据的参数进行筛选，取分子混合Gibbs自由能ΔGM最小的参数为最优解。

采用上述回归所得的模型参数值对本物系液液相平衡数据进行计算。液液相平衡体系达到平衡态时，应满足以下条件：

计算精度用相应的均方根偏差来评价，其均方根偏差表示为：

3 结果与讨论

3.1 相平衡数据

在常压、60℃下，实验测定的三元体系的平衡组分质量分数见表1。

表1 丁酮肟（1）-水（2）-异辛醇（3）物系的相平衡数据（常压、60℃，质量分数）

3.2 关联结果

经回归后，所得NRTL模型的作用参数见表2，其中rmsd为均方根偏差。由实验值与计算值均方根偏差的计算结果可以看出，计算值能较好地吻合实验数据。α为NRTL方程的非无规参数，取α=0.32时，该物系NRTL方程的拟合效果最佳。

表2 NRTL模型参数回归结果

3.3 讨论

根据NRTL模型的作用参数可计算液液相平衡数据。图1～4为丁酮肟-水-异辛醇体系实验值与模型值的比较，NRTL模型对实验值的关联较好，误差较小，因此NRTL模型适合该三元体系液液相平衡数据的关联。

4 结论

实验测定了常压、60℃下丁酮肟-水-异辛醇三元体系液液相平衡数据，为甲基三丁酮肟基硅烷生产过程的丁酮肟废水萃取-精馏回收工艺提供了基础数据。用NRTL模型对三元体系液液相平衡数据进行了关联，获得了相应的模型参数；计算值与实验值误差较小，NRTL模型适合于该三元体系液液平衡数据的关联。

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

图1 常压、60℃下丁酮肟-水-异辛醇体系实验值和按NRTL模型计算的溶解度曲线比较

图2 常压、60℃下丁酮肟-水-异辛醇体系分配曲线χ1Π－χ1I的实验值和计算值

图3 常压、60℃下丁酮肟-水-异辛醇体系χ1Π－χ3Π的实验值和计算值

图4 常压、60℃下丁酮肟-水-异辛醇体系χ1Ι－χ2Ι的实验值和计算值

（略）

TQ203

2014年7月

滕尧男1989年生硕士生主要从事化工分离与数值模拟方面研究