水+醇二元体系体积性质研究文献综述

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1、文献综述水+醇二元体系体积性质研究一、前言部分本文采用密度计法测定水+醇的二元体系性质，密度计是测定液体密度最迅速简便的方法，适用于精度要求一般的式样。密度计的设计原理是来自于阿基米德定律，密度计的使用方法极为简便，将试样倒入清洁干净的玻璃圆筒中，然后将密度计轻轻放入圆筒中，使用时因避免产生气泡，密度计不能碰壁，碰底。在密度计停止摆动后进行观察，视线从水平位置观察试样弯月面下缘进行读数，通过所得数据进行计算已获得实验数据。根据密度计所得数据代入公式进行计算（1）（2）其中，ρ和V分别为二元混合物的密度和摩尔体积，xi,Vi,

2、Mi（i=1,2）分别为纯组分i的摩尔分数，摩尔体积和摩尔质量。我们采用如下的Redlich-Kister多项式关联各二元体系的超额摩尔体积与组成的关系：（3）用最小二乘法拟合实验数据确定方程参数。根据溶液热力学理论，可以推导得到组分的超额偏摩尔体积：（4）（5）由（4）和（5）式，二元体系的超额摩尔体积在极值点处有：(6)即二元体系超额摩尔体积函数的极值点为该函数与两个组分的超额偏摩尔体积函数的交点。于是，根据超额摩尔体积实验数据和（3）式-（6）式可以计算组分的超额摩尔体积，以及超额摩尔体积的极值点。二、主题部分通过前人

3、的努力和所做的大量工作，溶液相平衡和溶液热力学领域的研究有了长足的发展，大量的相关数据得以汇编成册，相关数据也越来越精确，实验的方法也不断得到改进，但是随着新的产品的开发应用，许多基本的物性数据都很缺乏，给深入的研究和工程带来不便，而醇和水是与其他物质组成二元体系测得其他物质的热力学性质和汽液平衡性质的理想溶液，因此此次实验可以为其他大量的实验提供和支持基础数据，具有理论意义和实际价值，并且能够完善和补充已有的数据库。甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇均是有机合成的重要基本原料，四者均为同系物，其中又以正丙醇和异丙醇为同分异构体，工

4、业生产对其纯度要求很高，所以对它们的性质的研究显得尤为重要；测定二元体系体积性质的研究是化工热力学的一个重要研究领域也是化工设计的基础工作和重要课题。该研究涉及医药、石油精炼、能源、生物学、材料学、冶金、高分子化学、染料、甚至国防科学以及武器制造，因此，二元体系体积性质的研究得到了广泛的关注。通过对水+醇二元体系体积性质的研究可以为含醇类的体系性质的研究和分离设计提供基础数据和信息。随着体积性质研究的深入为企业和工厂带来了良好的社会效益和经济效益。有越来越多的国内外学者对这方面做了深入广泛的研究，其中极具代表性与影响力的文章

5、有陈树大教授的“醇+N-甲基哌嗪二元体系热力学性质的研究”；方文军,陈树大，宗汉兴的“（乙醇，异丙醇）+N-甲基哌嗪二元体系在101.3kPa下的气液平衡”；顾飞燕，方文军的“DensityandRefractiveIndexat298.15KandVapor-LiquidEquilibriaat101.3kPaforBinaryMixturesofWater+NE”；高大明，范广能，丁明，陈红的“非分析方法研究水-甲醇二元系的气液平衡”等一大批文章。随着研究的深入，对二元体系体积性质的研究已然成为了热力学研究的一项重要内容

6、，其数据是检验溶液理论正确程度的重要依据；是开发新的溶液理论的实验基础；又是化工设计、操作和计算机仿真的重要基础数据。因此对于二元体系体积性质的研究的重要性由此可见一般。通过对二元体系的究可以引申至三元以及多远体系，例如利用乙炔法生产1,4-丁二醇产生的废液中含有水-正丙醇-正丁醇三元体系，研究该体系汽液平衡数据进行测定是对其进行分离回收的前提，而目前文献中，仅在极窄的温度范围内有很少的相关数据，该三元体系的汽液平衡与水+醇二元体系类似，研究水+醇二元体系可以为上述实验以及其他相关的实验提供基本数据。通过建立各种方程可获得溶

7、液组份的活度系数模型，进而得到二元体系组份之间的相互作用能参数，通过这些模型参数可推算出此次实验的二元体系的泡点以及其他相关的数据，并与文献值做比较，以判断此次实验是否成功，再用面积检验法检验得来的结果是否体现了良好的热力学一致性；不仅如此，在制药产业中氟哌酸的生产需要哌嗪系列产品作为中间物品，除此之外，哌嗪系列产品也是一些合成染料的原料，它们在制药工业和精细化学品开发中很有应用价值，特别是N-甲基哌嗪，N-乙基哌嗪，N,N-二甲基哌嗪等烷基哌嗪具有独特的生物活性，不仅是良好的医药中间体，也可以作为生化模型份子，因此它们的合

8、成、物性研究、和工艺开发都引起人们的重视。由于哌嗪系列产品是一类新产品，许多的基本物性数据都很缺乏，给深入的研究和工程设计带来不便。N-甲基哌嗪等烷基哌嗪常温下为液体，容易与水醇类溶剂互溶，研究N-甲基哌嗪等于水、醇类组成的相关体系的热力学性质和汽液平衡性质具有理论意义和使用价值，测量水+