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饱和蒸汽压与储存方式(常见溶剂)

(2019-10-29 20:41:15)
分类: 心得体会
测定饱和蒸气压必须使用真空装置。
根据克劳修斯-克拉贝龙方程来表示饱和蒸气压与温度之间的关系可以得出,在真空的密闭容器中保持温度不变得条件下,水蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面上逃逸的速度相等,也就是说水与水蒸气之间能够建立起动态平衡,那么此时的蒸气压力就是水在此温度时的饱和蒸气压。

一定外界条件下,液体中的液态分子会蒸发为气态分子,同时气态分子也会撞击液面回归液态。这是单组分系统发生的两相变化,一定时间后,即可达到平衡。平衡时,气态分子含量达到最大值,这些气态分子撞击液体所能产生的压强,简称蒸汽压(vapor pressure)。
蒸汽压反映溶液中有少数能量较大的分子有脱离母体进入空间的倾向,这种倾向也称为逃逸倾向。
蒸汽压不等同于大气压。

1、液体中能量较高的分子有脱离液面进入气相的倾向(逃逸倾向 escaping tendency),这是产生气态分子的原因,是液体的本性。蒸汽压正是用来衡量这一倾向程度的量,它是液体的自有属性,外界条件(温度、压力)一定,就有确定的数值。 [1]  比如若在密闭容器中装满液体,液体没有空间形成蒸汽,自然也不会对液体产生压力,但蒸汽压作为液体本质属性依然存在,不能说此时液体的蒸汽压为0。
2、蒸汽压本质上是描述单组分体系气液两相平衡时具备的特征,具有热力学上的意义,不能等同动力学量。
3、若将液体放入一真空容器中,当液体系统气液两相平衡时,外压相当于此条件下的液体蒸汽压。可借此模型研究蒸汽压随温度的变化规律及对应关系,可分别利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。简单性的结果是蒸汽压会随温度增大而增大。
4、若液体非在真空容器中,而是在惰性气体中,外压不再相当于液体蒸汽压。例如液体置于空气中,且规定空气不溶于液体,此时的外压为大气压力与液体蒸汽压之和。蒸汽压随外压的变化规律可通过平衡分析,利用Gibbs自由能变量相等定量考察。简单性的结果是蒸汽压会随外压增大而增大,但外压的影响甚微,通常可忽略不计。

当液体的蒸汽压达到外压时,液体即产生沸腾现象,此时的温度即在该外压下该液体的沸点。
以水为例,一个大气压(101.325kPa)下,若水温达到100摄氏度,此时水的蒸汽压正好是一个大气压,水开始沸腾,100摄氏度即是一个大气压下水的沸点。

在同一温度下,饱和蒸汽压越大的物质  沸点越低  越容易挥发。(挥发的越多,气体分子越多,压力越大)  储存的时候越要用到承压能力好、密封性好、挥发少的储罐。

如:在30时,水的饱和蒸气压为4132.982Pa,乙醇为10532.438Pa。
而在100时,水的饱和蒸气压增大到101324.72Pa,乙醇为222647.74Pa。
可见 同温度下乙醇的饱和蒸汽压更大,沸点更低,更容易挥发,储存要求更高。
饱和蒸气压是液体的一项重要物理性质,液体的沸点、液体混合物的相对挥发度等都与之有关。

液体储罐的储存能力排序: 球形压力罐 > 浮顶罐 (轻质油一般用 内浮顶罐;原油等大型储罐一般用外浮顶罐) > 常压带有呼吸阀/安全阀的储罐。

所以根据GB37824-2019标准《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》规定,挥发性有机液体储罐控制要求:
(1)储存真实蒸汽压>76.6kPa的挥发性有机液体储罐,应采用压力罐、低压罐或其他等效措施;(更容易挥发);
(2)储存真实蒸汽压>10.3kPa但<76.6kPa且储罐容积大于等于30立方米的挥发性有机液体储罐,应采用如下储存方式:((1))采用浮顶罐(内或外浮顶罐);((2))采用固定顶罐,但是排放的废气应收集处理;((3))采用气相平衡系统;((4))或其他等效系统。

备注:有机液体的真实蒸汽压:就是有机液体在工作温度/储存温度下的饱和蒸汽压。



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