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。     

初级的强电解质水溶液热力学模型

提出了1个电解质溶液的热力学模型,它由两步组成,即电解质与溶剂的混合和电解质在溶剂中的电离.据此,导得了电解质离子的平均活度系数和溶剂（水）的渗透系数方程.并能方便地推广到混合电解质溶液.用实验数据广泛检验结果表明,这个模型能很好地适用于较高浓度下的强电解质溶液.     

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。     

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。     

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。     

非水电解质溶液的状态方程

以甲醇为溶剂的非水电解质溶液作为研究对象,构造出能够准确描述非水电解质溶液热力学性质的状态方程。本状态方程中包含两个可调节参数,在不改变可调节参数的情况下,该状态方程对于不同温度、摩尔浓度的非水电解质溶液的热力学性质保持着良好的预测能力。状态方程中的亥姆霍斯自由能由微扰理论计算得到,详细阐述非水电解质溶液的蒸汽压、溶剂活度的求解过程。     

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。     

非水电解质溶液的状态方程

以甲醇为溶剂的非水电解质溶液作为研究对象,构造出了能够准确描述非水电解质溶液热力学性质的状态方程。状态方程中包含2个可调节参数,在不改变可调节参数的情况下,该状态方程对于不同温度、浓度的非水电解质溶液的热力学性质保持着良好的预测能力;其中的亥姆霍斯自由能由微扰理论计算得到,并阐述了非水电解质溶液的蒸汽压、溶剂活度的求解过程。     

NaBr,NaCl和KBr在几种有机溶剂中活度系数的测定

分别测定了NaBr在甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中,NaCl和KBr在甲醇和乙醇中共8个体系（溶液物质的量的浓度在01 mol·L-1范围内）在29815、31315和32315 K下的电导率,利用Debye Hücker和Osager Falkenhangen 公式计算了以上溶液体系的平均离子活度系数,讨论了浓度和温度对电解质溶液活度系数的影响。其中NaBr 在乙醇中, NaCl在甲醇中和 KBr在甲醇中的平均离子活度系数的计算结果与已发表文献中的数据进行了比较。结果表明,该方法的活度系数结果与文献数据有较好的一致性。 关键词：电解质溶液;电导法;平均离子活度系数;有机溶剂;NaBr; NaCl;KBr     

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.     

离子选择性电极测定混合电解质溶液中离子活度系数

应用离子选择性电极法测定混合电解质溶液中离子活度系数,由实验结果对该方法的可行性和混合电解质水溶液活度系数随温度和浓度的变化关系进行了讨论,并对单一电解质溶液和混合电解质溶液中离子的活度系数进行了对比分析。结果表明,该方法快速、简便、灵活、成本低,是测定混合电解质溶液离子活度系数的有效方法。     

用ISE法快速测定混合电解质溶液的活度系数

对ＮａＣｌ－ＫＣｌ－Ｈ２Ｏ溶液利用离子选择性电极（ＩＳＥ）的连续滴加法，快速测定出响应ＮａＣｌ的电动势，获得与用文献报道的活度系数计算出的电动势相一致的结果。由此电动势出发可以关联得到混合电解质溶液活度系数的Ｐｉｔｚｅｒ方程的参数，计算ＫＣｌ的活度系数同陆小华－Ｍａｕｒｅｒ提出的电解质溶液模型的预测结果也完全一致，表明本文方法可用于混合电解质溶液活度系数的快速测定。     

电解质活度系数与溶剂化数

采用扩展的Debye-H(?)ckel方程来表示溶剂化离子的活度系数,并应用数学处理消去渗透系数(?),从而建立了一个只与溶剂化数h有关的单参数活度系数公式.经对48个体系的处理,表明本文所建立的单参数活度系数公式具有良好的适用性.     

电解质活度系数与溶剂化数

采用扩展的Debye-H(?)ckel方程来表示溶剂化离子的活度系数,并应用数学处理消去渗透系数(?),从而建立了一个只与溶剂化数h有关的单参数活度系数公式.经对48个体系的处理,表明本文所建立的单参数活度系数公式具有良好的适用性.     

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。     

应用分子聚集理论计算电解质溶液的渗透系数和活度系数

本文应用分子聚集理论对电解质溶液的渗透平衡机制进行分析,并导出了渗透系数和活度系数方程,本方程计算结果令人满意。     

汽液平衡盐效应的分子热力学──乙醇-水-1-1型电解质系统恒压汽液平衡盐效应参数的计算

测定了6个乙醇-水-1-1型电解质系统（LiCl、LiBr、NaBr、NaAc、KCl、KI）恒压（100.8kPa）条件下的汽液平衡盐效应参数.在Pierotti定标粒子溶液理论基础上提出非电解质浓度任意变化条件下含盐双液系汽液平衡盐效应参数的计算方法.硬球作用项采用Masterton-Lee方程计算，软球作用项采用胡英等人建议的分子热力学模型计算．对于乙醇-水极性混合溶剂系统，离子-中心分子的碰撞直径考虑离子溶剂化的影响，以离子的溶剂化系数为可调参数，拟合出混合溶剂的局部介电常数与乙醇摩尔分数的关联方程．预测结果表明，在很大液相浓度范围（X_1=0.143～0.700）内14个乙醇-水-1-1型电解质系统52个盐效应参数的平均相对误差为7.76％     

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.     

汽液平衡盐效应的分子热力学──乙醇-水-1-1型电解质系统恒压汽液平衡盐效应参数的计算

测定了6个乙醇-水-1-1型电解质系统（LiCl、LiBr、NaBr、NaAc、KCl、KI）恒压（100.8kPa）条件下的汽液平衡盐效应参数.在Pierotti定标粒子溶液理论基础上提出非电解质浓度任意变化条件下含盐双液系汽液平衡盐效应参数的计算方法.硬球作用项采用Masterton-Lee方程计算，软球作用项采用胡英等人建议的分子热力学模型计算．对于乙醇-水极性混合溶剂系统，离子-中心分子的碰撞直径考虑离子溶剂化的影响，以离子的溶剂化系数为可调参数，拟合出混合溶剂的局部介电常数与乙醇摩尔分数的关联方程．预测结果表明，在很大液相浓度范围（X_1=0.143～0.700）内14个乙醇-水-1-1型电解质系统52个盐效应参数的平均相对误差为7.76％     

多元电解质水溶液的值计算法

本文探讨了有关多元电解质水溶液的炯值计算法。提出根据溶液蒸汽压或离子平均活度系数γ±计算二元电解质水溶液(火用)值的公式。多元溶液的(火用)由相同离子强度的二元溶液的(火用)计算。给出海水淡化系统的(火用)数据和脱盐最小功。