首页> 正文

固体溶质及其混合物在含夹带剂超临界流体中相平衡的研究

2020-11-29阅读(996)

固体溶质及其混合物在含夹带剂超临界流体中相平衡的研究

论文摘要

超临界流体科学与技术具有广阔的应用前景。固体溶质在超临界流体中相平衡的研究一直是超临界流体科学与技术研究的热点和难点。本文对固体溶质及其混合物在含夹带剂超临界流体中的相平衡进行了比较系统深入的研究。论文主要研究工作如下:在研究单一溶质在超临界流体中溶解度的基础上,本文对实验设施进行了改造和完善。应用紫外分光光度计法、高效液相色谱法等微量分析方法,设计并建立新的实验程序,为对固体混合物在超临界多元体系中相平衡的研究打下了坚实的基础。在实验测定方面,本文全方位、多方面地考察了操作条件对溶质在超临界流体中溶解度的影响。实验研究的单一溶质包括:对硝基苯甲酸、对羟基苯甲酸甲酯和对甲苯磺酸。实验研究的固体混合物包括:5-磺基水杨酸+对氨基苯甲酸（1:1等摩尔混合）、对氨基苯甲酸+邻苯二甲酸（1:1等摩尔混合）、对羟基苯甲酸乙酯+对氨基苯甲酸乙酯（1:1等摩尔混合）。实验所采用的夹带剂包括单一夹带剂:甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、正己烷、乙酸,乙酸乙酯,混合夹带剂为丙酮+正己烷（1:1等摩尔混合）和乙醇+乙酸乙酯（1:1等摩尔混合）,实验温度分别为308.15K、318.15K和328.15K,压力范围为8.0～21.0MPa,测定的溶解度数据共计325组,大大丰富了超临界流体相平衡基础数据。在研究纯物质在纯超临界CO2中的溶解度时,考察了温度、压力和分子结构对相平衡的影响因素;在研究夹带剂对纯溶质在超临界流体中溶解度的影响时,考察了夹带剂的提携效应与夹带剂浓度、操作温度的函数关系,此外,本文还研究了混合夹带剂对超临界多元体系相平衡的影响。在研究固体混合物在超临界多元体系中的相平衡时,本文将某一种固体看作溶质,另一种固体看作特殊的“固体夹带剂”,并深入比较了此种夹带剂效应与液体夹带剂效应差异的有趣现象;定义了超临界CO2对固体混合物的选择性分离,并分析了温度、压力等因素对选择性的影响。本文还比较分析了同一种夹带剂对单一溶质在超临界流体中溶解度的提携效应、对固体混合物中某一溶质在超临界流体中溶解度的提携效应,并重点研究了夹带剂浓度和种类对固体混合物中某一关键组分的选择性分离效果。通过对结构化学和分子拓扑理论的交叉研究,建立了能反映分子三维立体拓扑结构的新原子点价公式和分子连接性指数（RMCIs）,将合适的RMCIs植入简单易用的密度——基准模型中,以系统论和大数定理为指导,借助SPSS（Statistics Product and Service Solution）统计分析软件,构建了超临界二元体系误差预警模型,运用新模型对近千组芳香族化合物在超临界二氧化碳中的溶解度进行了一次性关联,从中检测出某些数据点的操作误差或系统误差。根据归纳——演绎的思想,通过归纳大批溶质的分子结构与其溶解度之间的关系,将RMCIs法用来预测某些纯溶质在超临界二氧化碳中的溶解度。对于RMCIs法在含夹带剂超临界二氧化碳中相平衡的应用、RMCIs法在其他超临界流体中的应用等相关问题,本文都做了尝试性的研究,但是由于文献数据有限,此方面的工作还有待加强。由于所研究的超临界多元体系属于高度不对称性体系,在状态方程与混合规则的匹配上,选择EOS-GE-UNIFAC模型对实验数据进行研究。因为文献中缺乏某些溶质的特殊基团与CO2之间、某些特殊基团之间的相互作用参数,本研究通过对文献和实验数据的归纳整理,运用单纯形法,采用计算机编程求解出此类相互作用参数,丰富UNIFAC数据库,进而为预测固体混合物在超临界多元体系中的溶解度打下基础。借助微扰硬球理论中的某些观点来改进立方型状态方程中的斥力项;采用扩展思想,将新的EOS-GE-UNIFAC模型拓展应用到三参数的状态方程中去,进而构建了MTC-PT-MDUNIFAC模型。为使得状态方程与混合规则的配合更加协调,本文对该模型中所有与体积相关的项（如PT方程中的bm、cm和MDUNIFAC中的组合项）进行系统整合,取得了“1+1+1＞3”的效果。利用已有或本文已关联出的基团间相互作用参数,运用新构建的MTC-PT-MDUNIFAC模型预测了某些新溶质或固体混合物在超临界多元体系中的相平衡数据。此外,根据文献数据,模拟计算结果的优劣顺序依次为:MTC-PT-MDUNIFAC＞PT+WS＞PR+VDW＞PT+VDW,故在对超临界二元体系的相平衡进行模拟时,并非采用的状态方程或混合规则越复杂越好,关键是要做到状态方程与混合规则的匹配。论文研究得到了教育部科学研究重点项目（N0.00017）,高等学校博士学科点专项科研基金（N0.20020010004）和国家自然科学基金（No.20676008）的资助。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 超临界流体技术概况
  • 1.1.1 超临界流体技术的历史沿革
  • 1.1.2 超临界流体技术的原理
  • 1.1.3 超临界流体技术的应用
  • 1.2 超临界流体相平衡的实验研究概况
  • 1.2.1 单一溶质在超临界流体中溶解度的测定
  • 1.2.2 固体混合物在超临界流体中溶解度的测定
  • 1.2.3 夹带剂的选择
  • 1.3.QSPR模型在超临界流体相平衡中的应用研究概况
  • 1.3.1 LSER法与膨胀液体理论在超临界流体相平衡中的结合应用
  • 1.3.2 UNIFAC与EOS模型在超临界流体相平衡中的结合应用
  • 1.3.3 MCIs法在超临界流体相平衡中的应用
  • 1.4 本课题的选题意义及目的
  • 1.4.1 本课题的选题意义
  • 1.4.2 本课题的选题目的及整体框架图
  • 1.5 本章小结
  • 第二章 固体纯物质在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 2.1 实验流程及操作
  • 2.1.1 实验流程及设备
  • 2.1.2 实验操作过程及注意事项
  • 2.2 实验结果与讨论
  • 2.2.1 对硝基苯甲酸在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 2中相平衡的实验研究'>2.2.2 对羟基苯甲酸甲酯在含夹带剂超临界CO2中相平衡的实验研究
  • 2中相平衡的研究'>2.2.3 对甲苯磺酸在含夹带剂超临界CO2中相平衡的研究
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 固体混合物在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 3.1 实验流程及操作
  • 3.1.1 实验流程及设备
  • 3.1.2 实验物系的选择
  • 3.1.3 溶质质量微量分析方法的选择与确定
  • 3.1.4 实验准备
  • 3.1.5 实验过程
  • 3.1.6 数据采集与分析
  • 3.1.7 标准曲线的绘制
  • 3.1.8 实验异常情况及分析
  • 3.1.9 实验注意事项
  • 3.2 实验结果及讨论
  • 3.2.1 5-磺基水杨酸+对氨基苯甲酸在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 3.2.2 对氨基苯甲酸+邻苯二甲酸在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 3.2.3 对羟基苯甲酸乙酯+对氨基苯甲酸乙酯在超临界流体中相平衡的实验研究
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 RMCIS法模型的建立
  • 4.1 改进分子连接性指数法的建立
  • mχtrv)的构建'>4.1.1 新拓扑指数(mχtrv)的构建
  • 4.1.2 RMCIs法的建立
  • 4.2 分子连接性指数的选择
  • 4.2.1 单一分子连接性指数与K-J方程的结合
  • 4.2.2 两两分子连接性指数与K-J方程的结合
  • 4.2.3 三个分子连接性指数与K-J方程的结合
  • 4.3 RMCIs法模型与原模型的比较
  • 4.3.1 单一温度下关联结果的比较
  • 4.3.2 多温度梯度下关联结果的比较
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 RMCIS法模型在超临界流体相平衡中的应用
  • 2相平衡中的进一步应用'>5.1 RMCIS法在超临界CO2相平衡中的进一步应用
  • 2中的相平衡数据进行预测'>5.1.1 用RMCIs法对某些"新物质"在超临界CO2中的相平衡数据进行预测
  • 5.1.2 利用RMCIs法建立超临界流体相平衡误差预警模型
  • 2相平衡中的应用'>5.1.3 RMCIs法在含夹带剂超临界CO2相平衡中的应用
  • 5.2 RMCIs法在其他超临界流体相平衡中的应用
  • 5.2.1 用RMCIs法关联固体溶质在超临界乙烯中的溶解度
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 MTC-PT-MDUNIFAC模型的建立
  • 6.1 状态方程法
  • 6.2 活度系数法
  • 6.2.1 基团贡献法
  • 6.2.2 文献及本文对UNIFAC模型参数的增补与修订
  • 6.3 MTC混合规则的构建
  • E混合规则的改进'>6.3.1 EOS-GE混合规则的改进
  • 6.3.2 MTC型混合规则的提出
  • 6.4 MTC-PT-MDUNIFAC模型的建立
  • 6.4.1 PT状态方程
  • 6.4.2 MTC-PT-MDUNIFAC模型的推导
  • 6.4.3 混合物逸度系数的推导
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 MTC-PT-MDUNIFAC模型参数的确定与应用
  • 7.1 纯组分热力学性质的计算
  • 7.1.1 纯组分的临界性质
  • 7.1.2 纯物质正常沸点的计算
  • 7.2 MDUNIFAC模型中基团相互作用参数的确定
  • 7.2.1 目标函数的选择
  • 7.2.2 参数回归数学模型的建立
  • 7.3 MTC-PT-MDUNIFAC模型的参数回归方案
  • 7.3.1 基团相互作用参数回归步骤及路线图的建立
  • 7.3.2 基团相互作用参数的回归结果
  • 7.4 参数回归结果的验证
  • 7.5 对固体混合物在超临界三元体系中相平衡数据的初步计算
  • 7.6 本章小结
  • 第八章 结论
  • 8.1 结论
  • 8.2 本论文的创新点
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究成果及发表的学术论文
  • 作者简介
  • 导师简介
  • 北京化工大学 博士研究生学位论文答辩委员会决议书

    • 相关论文文献

    • [1].不同夹带剂条件下超临界CO_2流体萃取油用牡丹及成分分析[J]. 西南林业大学学报(自然科学) 2017(05)
    • [2].超临界CO_2—混合夹带剂萃取法提取10-脱乙酰基巴卡丁Ⅲ工艺条件研究[J]. 海峡科学 2009(02)
    • [3].以环己烷为夹带剂反应精馏合成丙酸丙酯的模拟研究[J]. 现代化工 2016(02)
    • [4].不同浓度乙醇作为夹带剂对超临界CO_2提取竹叶黄酮得率的影响[J]. 食品研究与开发 2011(01)
    • [5].超临界萃取油茶多酚的研究[J]. 化学工业与工程 2014(06)
    • [6].均匀设计法优化超临界二氧化碳萃取川东獐牙菜总酮工艺的研究[J]. 时珍国医国药 2010(02)
    • [7].超临界二氧化碳萃取甘蔗糖蜜色素的工艺研究[J]. 甘蔗糖业 2020(05)
    • [8].无水乙醇夹带剂超临界CO_2萃取荔枝核[J]. 深圳职业技术学院学报 2012(03)
    • [9].超临界二氧化碳萃取柚皮甙的研究[J]. 中国食品添加剂 2011(01)
    • [10].红薯叶中黄酮类化合物的超临界提取研究[J]. 广州化工 2011(06)
    • [11].超临界萃取葡萄籽油的工艺研究[J]. 农产品加工(学刊) 2010(05)
    • [12].胡椒中胡椒碱超临界二氧化碳萃取工艺的优化[J]. 时珍国医国药 2008(07)
    • [13].乙酸芳樟酯的合成[J]. 香料香精化妆品 2010(04)
    • [14].超临界二氧化碳萃取中药有效成分若干问题分析[J]. 临床医药文献电子杂志 2016(50)
    • [15].共沸精馏分离丙炔醇-丁炔二醇-水的模拟及优化[J]. 现代化工 2014(03)
    • [16].超临界CO_2流体夹带丙酮萃取甜瓜籽油的研究[J]. 北京农业职业学院学报 2009(03)
    • [17].化学工程[J]. 中国石化文摘 2008(06)
    • [18].超临界萃取肉桂中主要成分的研究[J]. 应用化工 2013(11)
    • [19].超临界流体萃取党参中党参炔苷的研究[J]. 中国中药杂志 2009(05)
    • [20].超临界法及夹带剂超临界法去除黄芪中的重金属离子的效果研究[J]. 时珍国医国药 2009(08)
    • [21].超临界流体萃取芦荟苷的研究[J]. 食品工业 2012(01)
    • [22].超临界二氧化碳萃取菊苣酸的研究[J]. 中国食品添加剂 2011(03)
    • [23].黄檗中小檗碱的超临界二氧化碳萃取工艺研究[J]. 林产化学与工业 2010(04)
    • [24].超临界流体萃取技术及其在烟草工业中的应用[J]. 化工时刊 2008(02)
    • [25].超临界CO_2萃取茶花精油工艺研究[J]. 中国战略新兴产业 2018(24)
    • [26].超临界CO_2萃取烟草精油的工艺研究[J]. 化学与生物工程 2014(06)
    • [27].恒沸精馏分离乙腈—甲醇—水体系的研究[J]. 广东化工 2015(13)
    • [28].超临界CO_2萃取法提取大豆卵磷脂的研究[J]. 北京农学院学报 2012(01)
    • [29].共沸蒸馏在化工生产中的应用与研究进展[J]. 化工进展 2010(12)
    • [30].超临界流体萃取冬凌草甲素[J]. 科技创新导报 2009(18)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  

    固体溶质及其混合物在含夹带剂超临界流体中相平衡的研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5