液液相平衡图及分类技术

根据相律二元系统最大自由度是3，对于液液平衡而言，因液体的不可压缩性，压力对液体的密度等影响较小，故其自由度最多为2。因此可在二维坐标平面Tx1上进行表达，图5-17为二元系统液液平衡相图的主要类型。其中（a）部分互溶区为环形（loop），且具有上、下两个临界共溶点，分别用UCST（upper critical solution point）、LCST（lower critical solution point）表示，其温度分别称为上临界共溶温度TUCST和下临界共溶温度TLCST；（b）仅有上临界共溶点；（c）仅有下临界共溶点。图中液液平衡线（曲线AUCSTB和曲线ALCSTB）称为双结线（binodals），数学上满足式（5-54）的关系；两个互成平衡的α相与β相（图中的A点与B点）的连线称为结线（tie line）。三元或三元以上的多元系统的相图更复杂一些。

图5-17　二元系统液液相图的主要类型

图5-18　丙酮（1）-异丁醛（2）水（3）三元系在25℃的液液平衡相图

三元系统的液液平衡相图是液液萃取分离的基础，通常以等边三角形或直角三角形来表示。图5-18是具有一对部分互溶系统——丙酮（1）-异丁醛（2-）水（3）三元系在25℃时的液液平衡相图。三角形的三顶点分别表示3个纯组分，AE-plait-FB曲线为双结线，双结线所包围的内侧部分为两液相区，直线EF是连接处于互成平衡的两液相组成的结线。在二元系统的相图中，因两相的温度相同，所以，结线必然是水平的。而在三元相图中，由于组分的性质变化，结线可有不同的斜率，随着两液相区的减小，结线的长度也变小，最后变为一点，该点称为共溶点或褶点（plait point），即图中的plait点。在褶点处，两个互成平衡的液相变为一个液相。由于结线不一定互相平行，故褶点不一定位于双结线的顶端。

三元系统的液液相图除了上述具有一对部分互溶系统外，还有具有两对部分互溶系统的，如图5-19所示；以及具有三对部分互溶系统的，如图5-20所示。

图5-19　三元两对部分互溶系统

图5-19（b）、（c）相图是当两对部分互溶区范围较大且相互重叠合并成一个两相的区域。图5-19（a）表示两对部分互溶区差异不大，而图5-19（b）、（c）表示两对部分互溶区中可能有一对占优势。(https://www.xing528.com)

图5-20　三元三对部分互溶系统相图

图5-20中（a）表示三对部分互溶区均较大，以致相互重叠。此相图出现三个一相区，三个两相区和一个三相区。在三相区ABC中的任意三元混合物，在给定的T，p下将分层为三个液相，其组成分别以A，B，C三点表示。在液液萃取中，此类型很少见到。

三元混合物构成相图的类型主要取决于组分的性质及给定的温度条件。由于温度对液体互溶度影响较大，即使同一组成的三元系统，由于温度的不同亦可改变相图的类型。