平均球近似法计算电解质活度系数的研究(Ⅱ)——混合电解质水溶液

用(I)报中所得到的阳离子有效直径参数,用平均球近似(MSA)法,在不用混合参数的条件下,预测了32个混合电解质水溶液的离子平均活度系教.预测的Inγ_± 与实验值的平均标准偏差为0.0113.文中还用Pitzer方程作了计算.结果表明本文预测结果比无混合参数的Pitzer方程好得多,接近于带混合参数的Pitzer方程的关联结果,作者还分别预测了各温度下4个混合电解质水溶液饱和浓度时的活度系数,结果令人满意.     

电解质溶液的分子热力学模型

本文以扰动理论为基础建立了含极性组分和电解质的混合物的状态方程.混合物的Helmholtz能由硬球、静电和吸引项三部分组成.对于无电解质的混合物,本状态方程还原成Hu等近期开发的方程.用Bromley、Meissner、pitzer、Chen和本文摸型对25个二元电解质水溶液(最高浓度达20mol/kg)298.15K时的离子平均活度系数进行了关联,本文模型的精度最高.另外,用298.15K回归出的参数对其它温度下的离子平均活度系数进行了预测,结果表明模型参数与温度的关系较小.     

混合电解质单个离子活度系数和平均活度系数的近似计算

水处理过程中所遇到的混合电解质溶液绝大多数离子强度都不高。本文简化了混合电解质溶液中单个离子活度系数和电解质平均离子活度系数的Pitzer计算式。所得简化式可方便地直接用于实际混合电解质溶液体系中活度系数的近似计算。     

混合电解质NaBr+NaAc十H_2O体系的活度系数的测定

用电势法测定了298.15K以及I为0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mol/kg时,NaBr在混合电解质溶液NaBr+NaAc+H_2O中的活度系数.实验结果用Harned、SRJ和Pitzer方程拟合,得到各种方程的相互作用参数,由拟合的标准偏差得知,Pitzer方程的拟合精度略好于前2个方程.用Pitzer混合参数θ_(Br-Ac)和ψ_(Br-Na-Ac)计算了NaAc在该混合体系中的活度系数和体系的过量Gibbs自由能.     

混合电解质NaBr+NaAc十H_2O体系的活度系数的测定

用电势法测定了298.15K以及I为0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 mol/kg时,NaBr在混合电解质溶液NaBr+NaAc+H_2O中的活度系数.实验结果用Harned、SRJ和Pitzer方程拟合,得到各种方程的相互作用参数,由拟合的标准偏差得知,Pitzer方程的拟合精度略好于前2个方程.用Pitzer混合参数θ_(Br-Ac)和ψ_(Br-Na-Ac)计算了NaAc在该混合体系中的活度系数和体系的过量Gibbs自由能.     

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。     

非水电解质浓溶液的热力学研究——HCl-CH_3OH体系的汽液平衡

本文提出了计算挥发性强电解质非水浓溶液汽液平衡的方法,并通过与实测HCl-CH_3OH体系数据的比较加以验证.HCl和CH_3OH在298.15K下的活度系数可用Pitzer和李以圭缔合模型关联到HCl浓度达8mol/kg.在建立模型参数及HCl在CH_3OH中亨利常数的温度关系后,预测101.3kPa下约340K时的汽液平衡关系,结果与本文实测之平衡温度和汽相摩尔分率的平均偏差分别为0.73K和0.0014.     

非水电解质浓溶液的热力学研究——HCl-CH_3OH体系的汽液平衡

本文提出了计算挥发性强电解质非水浓溶液汽液平衡的方法,并通过与实测HCl-CH_3OH体系数据的比较加以验证.HCl和CH_3OH在298.15K下的活度系数可用Pitzer和李以圭缔合模型关联到HCl浓度达8mol/kg.在建立模型参数及HCl在CH_3OH中亨利常数的温度关系后,预测101.3kPa下约340K时的汽液平衡关系,结果与本文实测之平衡温度和汽相摩尔分率的平均偏差分别为0.73K和0.0014.     

蛋氨酸在KCl溶液中的解离常数与活度系数

采用改变pH法在25、30和35℃下测定了质量浓度为0.25~4.0 mol/kg的KCl水溶液中蛋氨酸的解离常数,计算得到了蛋氨酸的质子化焓;采用电动势法在25℃测量了0.025~0.200 mol/kg蛋氨酸溶液中浓度为0.1~1 mol/kg的KCl的活度系数,计算得到了KCl溶液中蛋氨酸的活度系数。结果表明,蛋氨酸在KCl水溶液中的解离常数随温度上升而减小、随KCl浓度增加而增大;25℃下,蛋氨酸在KCl水溶液中的活度系数随蛋氨酸浓度增大先减小后增大。运用德拜-休克尔模型和Pitzer模型对解离常数和活度系数的实验数据进行拟合,得到了相关参数,结果表明Pitzer模型的可靠性较好。     

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。     

平均球近似法预测电解质水溶液的固—液平衡

以溶解反应平衡常数为电解质水溶液的固－液平衡判据。应用改进的平均球近 法，使用由单一电解质水溶液活度系数数据得到的参数，在不同任何混合参数的情况下，对七个混合电解质水溶液体系在２９８．１５ｋ时的固－液平衡进行预测，其结果能很好地与溶解度的实验值相符合。     

基于微扰理论和平均球近似的强电解质水溶液分子热力学模型

用平均球近似处理离子-离子间的静电相互作用,用微扰理论处理电解质溶液中各种粒子间的其他相互作用,建立了一个强电解质水溶液的分子热力学模型。该模型将阳离子直径作为唯一的可调参数,对52种1-1、1-2、2-1、2-2型强电解质水溶液离子的平均活度系数进行了关联,与现有模型比较,该模型形式相对简单,具有很好的适用性和满意的计算精度。     

用电势法测定混合电解质溶液中各个组分的活度系数

本文用无液接电势电池：Ｎａ－ＩＳＥ（或Ｋ－ＩＳＥ）｜（ＮａＣｌ（ｍＡ），ＫＣｌ（ｍＢ），Ｈ２Ｏ｜Ｃｌ－ＩＳＥ同时测定了２９８．１５Ｋ，溶液离子强度Ｉ：０．１、０．５、１．０、１．５、２．０和２．５ｍｏｌ／ｋｇ时，钠电极与氯电极组成的电池和钾电极与氯电极组成的电池的可逆电势值，根据Ｎｅｒｎｓｔ方程分别求出ＮａＣｌ－ＫＣｌ－Ｈ２Ｏ体系中，ＮａＣｌ和ＫＣｌ的平均活度系数。用Ｐｉｔｚｅｒ方程拟合两套实验数据，求出两套基本一致的Ｐｉｔｚｅｒ混合参数θＮａ－Ｋ和。将混合参数代回Ｐｉｔｚｅｒ方程，分别求出另一组分的平均活度系数，计算值与实验值比较，标准偏差分别为：０．００８１（ＮａＣｌ）和０．００７３（ＫＣｌ）。     

MBr(M=Na,K)在离子液体[Bmim]Br水溶液中的溶解度

为探索溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)离子液体对无机溴化物MBr(M=Na,K)在水中溶解度的影响,采用等温溶解平衡法在常压下测定了298.15~328.15 K范围内MBr在[Bmim]Br(1)+H₂O(2)溶液中的溶解度,考察了离子液体含量对溶解度的影响。实验结果表明,[Bmim]Br的加入会显著降低MBr(M=Na,K)在水中的溶解度,离子液体[Bmim]Br对KBr的盐析作用比对NaBr的盐析作用大。不同温度下的溶解度数据可用Pitzer混合电解质溶液模型进行关联,得到了混合离子相互作用参数以及MBr在混合溶剂中的平均活度因子和溶剂的渗透系数。模型计算的溶解度与实验结果吻合良好,平均活度因子和溶剂的渗透系数均随离子液体含量的增加而增加。     

用微扰理论、平均球近似结合统计缔合流体理论建立纯流体的状态方程

分别采用微扰理论和平均球近似（MSA）处理实际流体偶极──偶极间的相互作用,结合统计缔合流体理论（SAFT）处理氢键缔合相互作用,建立了一个纯缔合流体的状态方程．用分子链节微观参数分别关联了37种纯缔合流体（水、醇、酸和胺）的饱和液相密度和饱和蒸汽压．结果表明：采用微扰理论处理偶极──偶极相互作用的关联结果明显优于平均球近似,与分子模拟数据比较,结论一致．     

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.     

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