平均球近似法计算电解质活度系数的研究(Ⅰ)——单一电解质水溶液

对平均球近似(MSA)的原始模型进行研究,提出了阳离子有效直径随溶液中离子浓度变化的关系式.用原MSA模型、Pitzer模型和本文改进后的模型对85个单一电解质水溶液(最大浓度达34.12mol/kg)的离子平均活度系数进行了计算和比较,结果表明作者改进的模型精度最高.另外,用298.15K回归出的参数预测其它温度下的离子平均活度系数,与Bromley、Meissner、Chen和Pitzer4个模型进行比较,本文模型的计算结果最好,说明本文的模型参数与温度关系较小.     

利用变阱宽方阱链流体状态方程计算1：1电解质溶液热力学性质

将变阱宽方阱链流体状态方程拓展到1：1强电解质水溶液热力学性质的计算中,通过关联溶液的平均离子活度系数和溶剂的渗透系数得到了22种离子的链节直径和方阱能量参数,40余种电解质溶液的平均离子活度系数和溶剂渗透系数的总平均相对偏差分别为6.03%和5.83%。计算结果表明,建立的电解质型状态方程可以满意预测电解质溶液的密度和宽广温度下溶液的蒸气压,总体平均相对偏差分别为0.22%和4.69%。进一步说明模型参数的可靠性。     

钠钙氯化物在乳糖水中热力学性质的确定

在298.15 K时利用电动势法确定四元体系氯化钠-氯化钙-乳糖-水不同组成(乳糖质量分数分别为0,5%,10%和15%)时的热力学性质。利用Pitzer离子作用模型拟合实验数据,获得了氯化钠和氯化钙在乳糖水混合溶剂中的Pitzer模型参数。进一步计算了氯化钠和氯化钙从纯水到乳糖水混合溶剂中的迁移吉布斯函数。获得了氯化钠和氯化钙混合电解质在乳糖水混合溶剂中的混合参数θ(Na Ca)和ψ(Na Ca Cl)。计算了298.15 K时四元体系中氯化钠和氯化钙的平均离子活度系数。结果发现:利用Pitzer高阶静电作用模型计算混合电解质在混合溶剂中的平均离子活度系数,能获得较为满意的结果。     

连续滴加法快速测定混合溶剂中电解质的活度系数

改变通常的逐点称重配制溶液方法,用连续滴加的方法借助离子选择电极建立了混合溶剂中电解质较高浓度下活度系数的快速测定方法和装置。用以下电池: H~+玻璃电极|HCl(m),H_2O(1-x),MeOH(x)|AgCl-Ag电极测定了298.15K、溶剂比x=0,10,20,30,50,70,90％MeOH(wt)时的电动势,并用Pitzer方程关联出HCl的活度系数,同298.15K下的活度系数不同来源的文献值比较,表明本文测定方法和装置是可靠的,都能得到与之相一致的结果。     

基于无限稀释活度系数模型的状态方程

发展了一种从纯物质的性质参数预测混合物汽液平衡的方法,它是以立方状态方程的过量吉布斯自由能 g~E结合型混合规则和无限稀释活度系数 MOSCED模型为基础,由MOSCED模型预测得到活度系数方程的相互作用参数,从而得到混合规则中的g~E,使得状态方程能在较大温度和压力范围内预测汽液平衡.用此法预测了含极性组分体系常压到较高压力的汽液平衡,结果良好,与UNIFAC基团贡献状态方程的结果相当.     

气体在电解质水溶液中高压溶解度的研究

采用非原始的平均球近似模型考虑电解质水溶液中离子－离子,离子－偶极和偶极－偶极相互作用,引入色散能作为微扰从而导出流体混合物的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ自由能表达式,水的分子参数从纯水的饱和蒸汽压数据求得,阴、阳离子参数通过拟合离子的平均活度系数实验数据而得,气体分子参数由气体在纯水中的溶解度数据确定。对于气体－水－电解质复杂体系,未引入二元相互作用参数,应用本文模型仍可较好地预测气体在电解质水溶液中的高     

混合溶剂-盐体系的汽液平衡

以扰动理论为基础建立了含电解质混合溶剂体系的状态方程。用其计算了五个甲醇-水-盐体系的汽液平衡。参数由拟合蒸汽压、密度和离子平均活度系数数据获得。当应用到三元体系时(只用一个可调二元参数),状态方程预测蒸汽压的平均相对误差小于2.3％,汽相组成的平均绝对误差小于0.017。     

用微扰理论状态方程计算电解质水溶液的活度系数

近年来,电解质溶液理论的研究日益活跃^[1]。因为理论模型能反映微观粒子参数与溶液结构和性质间的关系,参数物理意义明确,预测功能强。电解质溶液的原始模型中,忽略了离子－溶剂和溶剂－溶剂相互作用,而只考虑在溶剂平均场中离子之间的相互作用。这类模型不能反映溶液的本质和溶质－溶剂间的真实相互作用,因此很难推广到混合溶剂电解质溶液。用微扰理论研究电解质溶液的状态方程已经取得很大进展^[2]。硬球离子流体^[3]和离子－偶极^[4]模型流体的微扰理论处理结果已经成功地用于构筑实际电解质溶液的状态方程^[5]。作者采用微扰理论研究了电解质溶液的密度性质^[6],本文将进一步研究活度系数的计算问题。     

含盐溶液汽液平衡预测(Ⅰ)——Pitzer模型的扩展及其在多元体系中的应用

本文提出一种新的预测含盐溶液汽液平衡的方法.对Pitzer(1980)模型进行扩展后,将其简化成单参数形式,推广至多元电解质溶液;经过适当假定,得到计算含盐挥发性强电解质和水体系及含盐水醇体系的活度系数公式,这些公式仅含二元相互作用参数;由二元溶液的活度关联出该参数后,可用于含盐体系各种温度下汽液平衡的预测.关联了40个二元电解质水溶液及7个电解质甲醇溶液298.15K时的简化Pitzer方程的单参数;用以推算6个水盐体系和2个甲醇盐体系在320-403K的蒸汽压,得到满意的结果,182个数据点的平均偏差小于0.65kPa;用以预测5个不同类型的含盐三元体系的等温、等压汽液平衡,所得的平均偏差对于汽相组成、沸点、压力分别为0.015、1K和1.92kPa.     

含盐溶液汽液平衡预测(Ⅰ)——Pitzer模型的扩展及其在多元体系中的应用

本文提出一种新的预测含盐溶液汽液平衡的方法.对Pitzer(1980)模型进行扩展后,将其简化成单参数形式,推广至多元电解质溶液;经过适当假定,得到计算含盐挥发性强电解质和水体系及含盐水醇体系的活度系数公式,这些公式仅含二元相互作用参数;由二元溶液的活度关联出该参数后,可用于含盐体系各种温度下汽液平衡的预测.关联了40个二元电解质水溶液及7个电解质甲醇溶液298.15K时的简化Pitzer方程的单参数;用以推算6个水盐体系和2个甲醇盐体系在320-403K的蒸汽压,得到满意的结果,182个数据点的平均偏差小于0.65kPa;用以预测5个不同类型的含盐三元体系的等温、等压汽液平衡,所得的平均偏差对于汽相组成、沸点、压力分别为0.015、1K和1.92kPa.     

单个气体在单盐水溶液中的溶解度

本文以扰动理论为基础建立了气体在电解质溶液中溶解度的热力学模型.通过简化,只用一个可调参数关联了单个气体在单盐水溶液中的溶解度数据,取得了令人满意的结果.     

An empirical mixing rule for estimating mean ionic activity coefficients in multielectrolyte solutions from binary data only

An empirical mixing rule is proposed for mean ionic activity coefficient of electrolytes in multielectrolyte mixtures. The mean activity coefficients are calculated from data of the constituent binary single-salt water solutions only. Using the mixing rule, the trace mean activity coefficients and the Harned's coefficients of electrolytes in ternary mixtures with and without a common ion are predicted and compared with literature data. The agreement of the calculated values with the experimental data is very good, particularly for systems which follow Brönsted ion interaction theory. Calculations for sea water are presented as example for multielectrolyte systems. The predictions agree well with experimental data.     

Statistical mechanics and artificial intelligence to model the thermodynamic properties of pure and mixture of ionic liquids

In this paper, the volumetric properties of pure and mixture of ionic liquids are predicted using the developed statistical mechanical equation of state in different temperatures, pressures and mole fractions. The temperature dependent parameters of the equation of state have been calculated using corresponding state correlation based on only the density at 298.15 K as scaling constants. The obtained mean of deviations of modified equation of state for density of al pure ionic liquids for 1662 data points was 0.25%. In addition, the performance of the arti-ficial neural network (ANN) with principle component analysis (PCA) based on back propagation training with 28 neurons in hidden layer for predicting of behavior of binary mixtures of ionic liquids was investigated. The AADs of a col ection of 568 data points for al binary systems using the EOS and the ANN at various temperatures and mole fractions are 1.03%and 0.68%, respectively. Moreover, the excess molar volume of all binary mixtures is predicted using obtained densities of EOS and ANN, and the results show that these properties have good agree-ment with literature.     

微扰理论的应用研究(Ⅱ)——水-正丁醇-MX三元体系液液平衡的计算

在本文(Ⅰ)报基础上,应用微扰理论导出了带电离子流体混合物的过量Helmholty自由能计算公式.该公式考虑了体系中溶质—溶剂、溶剂—溶剂和溶质—溶质间所有作用能(包括分子色散能、排斥能、偶极定向能、诱导能、离子静电能、离子偶极能).计算了在25℃下3个加盐混合溶剂体系[H_2O-nC_4H_9OH-MX(NaCl、KCl、KBr)]液液平衡中溶剂的活度系数,并与实验值进行了比较.     

NH_3-H_3PO_4-H_2O体系汽液平衡的测定与热力学平衡计算

采用静态法测定了NH_3-H_3PO_4-H_2O体系在NH_3/H_3PO_4分子比为1.0-1.4,相应温度范围为75-175℃时的汽液平衡数据,并把实验数据关联成数学式.根据热力学理论,对NH_3-H_3PO_4-H_2O体系的热力学平衡计算的模型作了初步探讨.液相活度及活度系数采用扩充Pitzer方程,汽相逸度系数采用根据极性修改的RK方程.根据Edwards提出的弱电解质溶液的分子热力学,基于质量平衡、化学平衡、电荷平衡及汽液平衡理论,提出了NH_3-H_3PO_4-H_2O体系汽液平衡计算的热力学模型.计算结果表明:摩尔浓度低于25mol/kg H_2O时,模型计算结果与实验数据吻合得较好.     

立方扰动硬链状态方程GE混合规则及其应用

扩展了立方扰动硬链(CSPHC)状态方程在天然气工业中通常遇到物质的纯组分参数, 并建立了纯组分参数的普遍化关联式; 将过量Gibbs自由能混合规则引入CSPHC状态方程, 以应用于高度非对称体系与极性体系相平衡性质计算。结合MPHC活度系数模型及Wilson 活度系数模型, 对13组二元体系的汽液平衡性质获得较满意的结果。     

COSMO-RS-PDHS: A new predictive model for aqueous electrolytes solutions

This work introduces a new tool able to predict water activities and activity coefficients of electrolytes in binary {water–electrolyte} systems. In mixtures containing electrolytes, the system is characterized by the presence of both molecular and ionic species, resulting in three different types of interactions: ion–ion, molecule–molecule and ion–molecule.Ion–ion interactions are governed by electrostatic forces between ions that have a much longer range than other intermolecular forces. The long range interactions between ions are taken in account by the Pitzer term based on the Debye–Hückel theory.Molecule–molecule and ion–molecule interaction forces are known to be short-range in nature. To determine short range mean activity coefficients of salts in {water–electrolyte} binary mixtures, a chemical treatment of ions solvation is combined with the predictive power of the COSMO-RS model. The main originality of this work resides in this chemical treatment model that provides the thermodynamic relations which enable to determine the equilibrium properties of the real solution {water–salt}, knowing those of a hypothetical mixture containing water and hydrated clusters.The resulting model called “COSMO-RS-PDHS” predicts results that are in good agreement with experimental data.