硒基合金具有良好的半导体性质,广泛用于光电池,整流器以及其他电子元件的生产制造中。随着电子产业的发展,对于高纯硒的需求量越来越大,而硒的储量和产量都非常有限,因此对低品位硒进行提纯和回收利用废旧硒基合金具有重要的意义。真空蒸馏技术具有流程短,无污染,原料回收率高的特点,可广泛应用于低品位硒的提纯和废旧硒合金的回收利用。本文对真空蒸馏过程中硒基二元合金的热力学性质及气液相平衡规律进行系统研究,为提纯和回收过程中真空蒸馏工艺参数的选择提供理论指导。针对大多硒基二元合金体系存在液液平衡的特点,采用Wilson方程,NRTL(Non-random two liquid)方程和R-K(Redlich-Kister)多项式预测了Se-Te,Se-Bi,Se-Pb,Se-Sb,Se-Sn和Se-Tl二元系中组元活度,分析了硒基二元系活度曲线形状特殊的原因,通过以预测活度推算其他热力学性质的方式来验证预测活度的可靠性。研究结果表明,Se-Te属于弱偏差体系,Wilson方程,NRTL方程和R-K多项式均可准确预测体系中组元活度;对于Se-Bi,Se-Pb,Se-Sb和Se-Tl四个强偏差体系,活度实验值充足时,R-K多项式对组元活度的预测结果较好,活度实验值覆盖的浓度范围较小(20～45%)时,NRTL方程能更好地预测体系中组元活度。根据气液相平衡理论,绘制出了硒基二元合金全浓度的气-液平衡(VLE)相图。对Se-Te,Se-Bi,Se-Pb和Se-Sn四个二元系进行了真空蒸馏分离实验,分析了含有稳定中间相化合物体系,气液相平衡实验结果与理论计算数值偏差较大的原因。对比真空蒸馏实验结果与VLE相图理论计算结果,Se-Te二元系VLE相图的实验值与计算值吻合良好,而Se-X(X=Bi,Pb,Sn)二元系VLE相图的部分实验值与计算值相差较大。讨论了含化合物硒基二元体系中间相化合物对真空蒸馏气液相平衡的影响。
采用自制的单循环汽-液相平衡釜,测定了常压下含微量水的乙醇/正丁醇溶液二元体系的汽液平衡数据,测得的乙醇-水数据与文献中数据相比,两者吻合较好,验证了汽-液平衡釜的可靠性。正丁醇-水体系的实验结果发现:当水质量分数<0.02时,其平衡常数趋于5.0,同时其活度系数趋于3.0。进一步用Aspen Plus v8.4计算机软件,分别对Wilson、NRTL、UNIQUAC活度系数模型进行关联,回归出相应的二元交互作用参数。将关联结果与实验结果相比较,得到关联值与实验值的温度和汽相组成的平均绝对偏差,分别小于0.29 K和0.000 9,一致性良好。该结果为正丁醇-水混合物的分离提供了一定的基础数据,同时也为汽液平衡数据库补充了新的内容。
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