聚合物辅料对阿司匹林结晶动力学影响机制的非平衡热力学建模及预测

探究聚合物辅料对难溶性药物结晶的影响机制,是指导无定形固体分散体制剂设计和制备中辅料筛选的关键。研究了不同因素（温度、搅拌速率、聚合物浓度、聚合物分子量和聚合物种类等）对阿司匹林晶体生长动力学的影响。首先,采用基于三种不同晶体生长机制的化学势梯度模型结合UNIQUAC活度系数模型,描述和预测了阿司匹林在不同条件下的结晶动力学。进一步分析了不同因素对晶体生长速率常数k_t和结晶热力学推动力?\mu的影响以及对阿司匹林结晶动力学的影响机制。结果表明,阿司匹林晶体生长速率随着结晶温度、聚合物浓度的增加而降低,随搅拌速率的增加而升高;聚乙烯吡咯烷酮（PVP K25）和羟丙基甲基纤维素（HPMC E3）显著抑制了阿司匹林的晶体生长,在PVP K25和HPMC E3水溶液体系下阿司匹林的晶体生长属于二维成核机制,在纯水和PEGs水溶液体系下晶体生长属于粗糙生长机制。所采用的化学势梯度模型能很好预测不同温度和搅拌速率下阿司匹林的结晶动力学,可有效减少实验所需的人力、物力和财力。研究可为固体分散体制剂制备中聚合物的筛选提供理论研究基础。     

CO2-H2O和CO2-H2O-NaCl 体系的相平衡研究进展

To study the feasibility of CO2 geological sequestration,it is needed to understand the complicated mul- tiple-phase equilibrium and the densities of aqueous solution with CO2 and multi-ions under wide geological condi- tions（273.15—473.15K,0—60MPa）,which are also essential for designing separation equipments in chemical or oil-related industries.For this purpose,studies on the relevant phase equilibria and densities are reviewed and analyzed and the method to improve or modify the existing model is suggested in order to obtain more reliable predictions in a wide temperature and pressure range.Besides,three different models（the electrolyte non random two-liquid（ELECNRTL）,the electrolyte NRTL combining with Helgeson model（ENRTL-HG）,Pitzer activity coefficient model combining with Helgeson model（PITZ-HG））are used to calculate the vapor-liquid phase equilib- rium of CO2-H2O and CO2-H2O-NaCl systems.For CO2-H2O system,the calculation results agree with the experimental data very well at low and medium pressure（0—20MPa）,but there are great discrepancies above 20MPa.For the water content at 473.15K,the calculated results agree with the experimental data quite well.For the CO2-H2O-NaCl system,the PITZ-HG model show better results than ELECNRTL and ENRTL-HG models at the NaCl concentration of 0.52mol·L ^-1 .Bur for the NaCl concentration of 3.997mol·L ^-1 ,using the ELECNRTL and ENRTL-HG models gives better results than using the PITZ-HG model.It is shown that available experimental data and the thermodynamic calculations can satisfy the needs of the calculation of the sequestration capacity in the temperature and pressure range for disposal of CO2 in deep saline aquifers.More experimental data and more accurate thermodynamic calculations are needed in high temperature and pressure ranges（above 398.15K and 31.5MPa）.     

钛白工业节能减排研究进展及新思路探讨

钛白行业是高能耗高污染行业,随着国家节能减排要求的提高,钛白行业已陷入了前所未有的困境。目前钛白三废的处理技术上已不存在大的难题,但是经济成本负担却很沉重,经济上的不平衡是制约中国钛白产业发展的关键因素。无机钛酸盐材料是以钛白粉为原料的先进功能材料,其需求量日益增大。分析了钛白行业的污染处理和钛白工业的研究进展,提出了钛白粉耦合钛酸盐生产节能减排新工艺。耦合工艺降低了新材料钛酸钾的成本,其利润可很好地解决钛白工业的污染处理成本问题,不仅提高了钛白工业的竞争力,而且还推动钛酸盐新材料产业的发展,是一条适合中国钛白行业发展的节能减排新思路。     

高级氧化技术矿化水中有毒有机物理论极限能耗

通过过程耦合的概念建立了高级氧化技术矿化有机污染物理论极限能耗的计算方法,并分析了通过与高级氧化技术中4种可能的氧化剂矿化反应分别去除1000kg19种代表性有机污染物(8种氯代烷烃、4种氯代烯烃、3种溴代甲烷、4种芳香烃及其衍生物)的理论极限能耗,将计算结果与物理法脱除有机污染物的理论能耗进行了比较分析。研究结果表明,高级氧化技术矿化水中有机污染物为放热过程,且高级氧化技术矿化水中有机污染物理论极限能耗较物理法脱除有机污染物极限能耗有高出数量级的差别。矿化氯代烷烃、氯代烯烃和溴代烷烃的理论极限能耗随着有机物中C—Cl或C—Br取代基的增加而普遍降低,且矿化氯代烷烃的理论极限能耗大小为氯代甲烷氯代乙烷氯代丙烷,该结论与物理法脱除有机污染物理论能耗规律一致。此外,不同氧化剂矿化氯甲烷的理论极限能耗为O3O-.OHO2;而对其他研究体系而言,不同氧化剂矿化的理论极限能耗为O-O3.OHO2。     

化工热力学中从生活中来到生产中去的实例

生动的实例是改变化工热力学枯燥、抽象局面的良药。本文列举了多个“从生活中来到生产中去”与热力学原理密切相关的实例，以期激发学生的兴趣，使他们体会到化工热力学的魅力。     

Progress in the Study on the Phase Equilibria of the CO2·H2O and CO2-HeO-NaCI Systems

To study the feasibility of CO2 geological sequestration,it is needed to understand the complicated mul- tiple-phase equilibrium and the densities of aqueous solution with CO2 and multi-ions under wide geological condi- tions（273.15—473.15K,0—60MPa）,which are also essential for designing separation equipments in chemical or oil-related industries.For this purpose,studies on the relevant phase equilibria and densities are reviewed and analyzed and the method to improve or modify the existing model is suggested in order to obtain more reliable predictions in a wide temperature and pressure range.Besides,three different models（the electrolyte non random two-liquid（ELECNRTL）,the electrolyte NRTL combining with Helgeson model（ENRTL-HG）,Pitzer activity coefficient model combining with Helgeson model（PITZ-HG））are used to calculate the vapor-liquid phase equilib- rium of CO2-H2O and CO2-H2O-NaCl systems.For CO2-H2O system,the calculation results agree with the experimental data very well at low and medium pressure（0—20MPa）,but there are great discrepancies above 20MPa.For the water content at 473.15K,the calculated results agree with the experimental data quite well.For the CO2-H2O-NaCl system,the PITZ-HG model show better results than ELECNRTL and ENRTL-HG models at the NaCl concentration of 0.52mol·L ^-1 .Bur for the NaCl concentration of 3.997mol·L ^-1 ,using the ELECNRTL and ENRTL-HG models gives better results than using the PITZ-HG model.It is shown that available experimental data and the thermodynamic calculations can satisfy the needs of the calculation of the sequestration capacity in the temperature and pressure range for disposal of CO2 in deep saline aquifers.More experimental data and more accurate thermodynamic calculations are needed in high temperature and pressure ranges（above 398.15K and 31.5MPa）.     

鸟粪石晶体生长速率关键影响因素的定量分析

鸟粪石（MAP）结晶法处理氨氮废水具有去除效果好、反应速度快等特点,但MAP生长过程缓慢,晶粒细小,限制了MAP副产品的回收率,经济价值降低。利用基于黏附型生长机制建立的化学势梯度模型结合德拜-休克尔极限公式计算活度系数,研究了不同因素（温度、搅拌速度、pH、离子摩尔比）对MAP晶体生长速率的影响。结果表明,温度、搅拌速度和摩尔比的提升导致动力学生长速率常数k_t提高,从而导致鸟粪石生长速率上升,pH的升高使得反应初期的生长速率常数k_t和热力学推动力?\mu都得到了增强,到了反应后期,主要影响生长速率常数k_t,最终导致整个反应过程中MAP生长速率上升。对MAP晶体的平均生长速率计算发现,其生长速率分布在10^-9～10^-8 m/s之间;在pH=9.5时,生长速率提高至1.02×10^-8 m/s;离子摩尔比[Mg²⁺]∶[\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}]∶[\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}]=1∶1∶1提高至1.2∶1.2∶1时,MAP生长速率最高达到了1.29×10^-8 m/s。综上分析表明,温度、搅拌速度、pH和离子摩尔比提升,MAP晶体的生长速率均有不同程度的提高,其中,离子摩尔比影响最大,pH次之,温度和搅拌速度影响较小。因此,在实际工业中,pH和离子摩尔比的改变有望调控MAP的结晶过程。     

高级氧化技术矿化水中痕量有机物能力的研究进展

综述了各高级氧化技术(AOPs)降解饮用水中痕量有机物的反应机制,并对痕量有机物的降解难易程度进行了动力学和热力学分析。分析表明:矿化反应Gibbs能判据与高级氧化技术降解难易程度存在一定关联,从而可有效地判断痕量有机毒物的降解难易程度。热力学分析方法可为高级氧化技术的动力学研究提供理论指导。     

复杂含氧盐矿物热力学数据的简单估算方法

提出了一种复杂含氧盐矿物的摩尔生成Gibbs自由能和摩尔生成焓的简单估算方法,并把复杂含氧盐矿物分为不含水复杂含氧盐矿物和含水复杂含氧盐矿物,不含水复杂含氧盐矿物可以看作是酸性氧化物和碱性氧化物组成的物质,其摩尔生成Gibbs自由能或摩尔生成焓都可以看作是酸性氧化物和碱性氧化物复合成的化合物摩尔生成Gibbs自由能或摩尔生成焓之和。含水复杂含氧盐矿物摩尔生成Gibbs自由能或摩尔生成焓是不含水部分和水的摩尔生成Gibbs自由能或摩尔生成焓贡献值之和。本文提出的方法计算步骤十分简单,从相对误差来看,本方法和其他方法相比精度较好,可以计算包含本课题组长期研究的钛酸盐系列晶须的所有复杂含氧盐矿物的摩尔生成Gibbs自由能和摩尔生成焓,为热力学在钛酸盐系列晶须制备中的应用提供理论支持。     

水热反应釜中高温高压离子水溶液热力学性质

对水热反应釜中高温高压NaOH和KOH水溶液的热力学性质进行了研究,采用Pitzer表观摩尔体积模型获得了容器中溶液填充度与压力的关系;在考虑溶液中离子缔合现象的基础上对Pitzer活度因子模型进行了改进,建立了能够描述溶液中真实离子组成的NaOH和KOH水溶液热力学模型,并给出了模型参数随温度和压力的变化关系式.计算结果表明,与纯水体系相比,相同反应温度、初始填充度下,NaOH和KOH 水溶液产生的压力显著降低,这意味着实际操作中可以进一步升高反应温度和增加填充度;100℃时,5 mol·kg^-1的NaOH溶液的缔合度就已达到30％,并随反应温度和溶液初始浓度的增加缔合度还将显著升高,表明实际水热反应的氢氧根自由离子浓度远远小于溶液的初始浓度,这为进一步深入研究水热反应机理奠定了理论基础.