碳酸锂在水中的溶解度和超溶解度的测定及热力学分析

固体溶质在溶剂中的溶解度和超溶解度数值决定了结晶介稳区的宽度,而溶质结晶分离过程又是在介稳区中进行操作,因此固体溶质的溶解度和超溶解度在工业结晶中是很重要的基础数据。本文以碳酸锂为溶质,在标准压力条件和283.15~318.15K温度条件下,用重量分析法测定其在水中的溶解度;用激光动态法测定其在一定温度条件下在水中的超溶解度,从而得到碳酸锂在水溶液中的介稳区;结果显示,碳酸锂在水中的溶解度和超溶解度均随温度的升高而减小,介稳区宽度随温度的升高而变窄;其溶解度数据用Van't Hoff方程和修正的Apelblat方程进行了热力学关联计算,结果表明,两种热力学模型对碳酸锂在水中溶解度的关联效果都很好,其中Van't Hoff方程和修正的Apelblat方程的计算值与实验值的平均相对偏差分别为0.54%和0.20%。通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在水中的溶解焓ΔH_d、熔解熵ΔS_d和溶液标准吉布斯自由能变ΔG_d,结果表明该溶解过程为放热熵减小的非自发过程,并且溶解熵变对溶解过程的影响较大。     

缬沙坦在乙酸乙酯中的溶解度及介稳区

采用静态平衡法测定缬沙坦在乙酸乙酯中278.15~323.15K的溶解度数据,利用Modified Apelblat、NRTL和λh方程分别对溶解度数据进行了关联,并通过van't Hoff分析计算了缬沙坦在溶解过程中的热力学参数（焓变、熵变和吉布斯自由能）。结果表明,缬沙坦在乙酸乙酯中的溶解度随着温度升高而显著增大,3个模型均具有较好的关联性,平均相对偏差分别为1.03%、3.87%、1.72%,Modified Apelblat方程对溶解度数据关联的效果最好;缬沙坦在乙酸乙酯中的溶解过程为自发吸热熵驱动过程,焓变在溶解过程中对吉布斯自由能贡献较大。利用激光法测定了缬沙坦在乙酸乙酯中的超溶解度,研究了不同搅拌速率、降温速率对结晶介稳区的影响。结果表明,随饱和温度的升高,介稳区显著变宽;搅拌速率越小、降温速率越快,介稳区越宽,降温速率的影响相对较小。     

乙醇-水混合溶剂中5′-尿苷酸二钠的结晶介稳区

采用双光路激光法,在293.2～318.2 K温度范围内,研究了5′-尿苷酸二钠在不同比例乙醇-水混合溶剂中的溶解与超溶解特性,得到了5′-尿苷酸二钠的结晶介稳区。采用λh方程关联了4个体系的溶解度数据,进而分别求得各体系下的混合焓和结晶焓。同时,探讨了搅拌转速、pH值和钠离子浓度对结晶介稳区的影响。实验结果表明,与温度相比较,乙醇质量分数是影响溶解度和超溶解度的主要因素;随乙醇质量分数的增大,5′-尿苷酸二钠的溶解度和超溶解度显著减小;在相同条件下,溶液pH值和钠离子浓度的升高,以及搅拌转速的降低均会增大5′-尿苷酸二钠结晶介稳区的宽度。     

对羟基苯甘氨酸在水-丙酮-硫酸混合溶剂中的溶解度及介稳区

分别采用恒温溶解法和变温溶解法测定了对羟基苯甘氨酸在水-丙酮-硫酸混合溶剂中的溶解度曲线和超溶解度曲线,利用激光监视装置检测测定系统中晶体的消失和产生,实验温度范围约为303~323K。随着混合溶剂中水的增加,溶解度略有增加;酸度增加,溶解度有较大幅度的增加。用经验方程二次多项式关联溶解度与温度的关系,计算的溶解度和实验值符合良好。测得的超溶解度曲线与溶解度曲线基本平行,介稳区宽度以最大过冷度表示约为1.5~2.4K,温度升高时介稳区宽度略有减少。溶剂中水含量或硫酸含量增加将使介稳区宽度变小;降低搅拌速度使介稳区明显变宽。实验结果可应用于优先结晶法拆分对羟基苯甘氨酸。     

TNAZ在乙醇-水二元溶剂中的溶解度

采用动态激光监测技术测定了温度为293.15~323.15K时TNAZ在乙醇-水二元溶剂体系中的溶解度。结果表明,TNAZ在乙醇-水二元溶剂中的溶解度是温度和溶剂比例的函数,溶解度随温度的升高而增大,温度293.15~323.15K时,TNAZ在纯乙醇溶剂中溶解度变化为0.01349~0.03935mol/mol;293.15K,水的摩尔分数0~0.9189时,TNAZ的溶解度变化为0.01349~0.00007mol/mol。实验数据采用Apelblat经验方程(lnx1=a+b/T+clnT)和(CNIBS)/Redlich-Kister方程(lnx1=B0+B1x2+B2x22+B3x23+B4x24)进行关联,关联效果良好(R20.96)。所测定的溶解度数据与关联模型可以作为基础热力学数据和模型在TNAZ结晶生产实践中应用。     

葡萄糖酸钙结晶的热力学特性

采用EDTA配位滴定法测定了葡萄糖酸钙在水中293.15—333.15 K的溶解度数据并绘制溶解度曲线,同时采用溶解度模型——λh方程和Apelblat方程对溶解度数据进行了关联。结果表明随着温度升高葡萄糖酸钙在水中的溶解度增大,两方程对于溶解度的关联性相比,Apelblat方程对溶解度的关联效果更好。采用电导率法测定了超溶解度曲线并用Apelblat方程进行关联,确定了葡萄糖酸钙溶液的介稳区随温度的变化规律,并考察了不同搅拌速率、降温速率和pH值对介稳区宽度的影响。结果表明葡萄糖酸钙的介稳区在低温区较宽,高温区较窄,搅拌速率的降低和降温速率的增加会使葡萄糖酸钙介稳区变宽,pH值对葡萄糖酸钙介稳区的宽度没有明显影响,这为葡萄糖酸钙工业结晶装置及工业结晶生产操作提供了理论依据。     

谷胱甘肽在水-乙醇混合溶剂中的溶解度测定及关联

采用称质量法测定了283.15～313.05 K下谷胱甘肽在不同配比的水-乙醇混合溶剂中的溶解度。实验结果表明,谷胱甘肽的溶解度随乙醇摩尔分数的增加而下降,随温度的升高而逐渐增大。分别用Apelblat简化方程和λh方程对溶解度数据进行关联,结果表明两种模型方程的回归效果均令人满意。利用van’t Hoff方程估算得到谷胱甘肽在水-乙醇中的溶解焓和溶解熵。两者均随乙醇摩尔分数的增加而增大。谷胱甘肽溶解度的测定及关联为其工业结晶过程设计和工艺优化提供理论依据,对工业生产具有重要的指导作用。     

碳酸二苯酯在乙醇-碳酸二乙酯中固液平衡的测定与关联

采用激光法测定了碳酸二苯酯(DPC)在乙醇 碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂中的溶解度。结果表明,在283.15～333.15 K下,碳酸二苯酯在混合溶剂中的溶解度随温度的升高而增大;相同温度下,溶解度随着乙醇浓度的增大而减小。进一步选用Wilson方程和λh方程拟合DPC的溶解度, 根据实验数据回归了模型参数,溶解度拟合值与实验值非常吻合,平均误差小于2.0%。计算表明Wilson方程对碳酸二苯酯-乙醇-碳酸二乙酯体系的计算精度更高些。     

地高辛在不同溶剂中的溶解度测定及关联

在278. 15～323. 15 K下采用静态平衡法测定了地高辛在乙醇、甲醇、异丙醇、甲醇-水体系(甲醇体积分数为80%)及乙醇-水体系(乙醇体积分数为80%、60%、40%、20%)中的溶解度数据,采用Apelblat方程、多项式经验方程和λh方程对地高辛的溶解度进行关联。实验结果表明,8种溶剂中,地高辛的溶解度均随温度的升高而增加,在80%乙醇水混合溶剂中溶解度最大,在20%乙醇水中溶解度最小,几种热力学模型对地高辛的关联效果也很好。经热力学理论分析,计算溶解焓与溶解熵可知地高辛的溶解过程为吸热过程。地高辛溶解度的测定及关联为其工业化纯化溶剂的选择提供重要理论依据。     

七水氯化镧结晶介稳区的测定和初级成核分析

通过静态平衡法测定七水氯化镧在水中的溶解度，分别用Apelblat经验方程和λh方程对溶解度数据进行拟合与评估。利用激光散射法测定氯化镧水溶液冷却结晶的介稳区宽度，在推导出初级成核速率基础上，通过实验分析操作参数温度、搅拌和降温速率等对氯化镧冷却结晶介稳区宽度、成核级数的影响。结果表明，两个溶解度模型均能很好地拟合七水氯化镧在水中的溶解度；氯化镧的介稳区宽度比一般无机盐的要大很多，随着降温速率的增大和搅拌速率的减小而变宽，且成核级数的大小受温度的影响， 随温度的升高而变大。