三种苯乙酸类和一种酮类物质的固液相平衡研究

发布时间：2020-07-09 18:59

【摘要】：固-液相平衡是化工热力学中一个重要的研究方向,也是工业结晶技术的理论支撑和重要基础。但当前的发展现状还停留在理论分析、数据积累和模型建立的初级阶段,面临着大量空白的数据库、不完善的评估体系、传统的测定方法等所带来的一系列难题,这些难题阻碍着该领域的迅速发展。本文从解决以上难题入手,采用静态平衡法测定了邻氯苯乙酸、对氯苯乙酸、对甲氧基苯乙酸和覆盆子酮四种固体有机物质在多种常用纯溶剂和二元混合溶剂中的溶解度,并对溶解过程进行了热力学分析和溶解机理分析,对溶解度数据进行了模型化关联。其核心工作包括:(1)绘制溶解度曲线并分析物质的溶解性,总结四个固体有机物质在目标溶剂中的溶解规律,并发现其遵循“相似相溶”原理、溶剂化原则和官能团的溶解性原则。(2)通过热力学分析,得出溶解过程的溶解焓、溶解熵和溶解吉布斯自由能,并计算焓贡献值和熵贡献值,得出各物系的溶解过程均属于焓驱动类型,且属于非自发的吸热熵增过程。热力学分析结果与溶解度分析结果相互验证了测定结果的准确性。(3)采用三种经验方程(Apelblat三参数方程、Van't Hoff方程、λh方程)、三种活度系数模型(Wilson模型、NRTL模型、UNIQUAC模型)和修缮后的JA-Van,tHoff组合模型关联了四种固体有机物质的溶解度数据。整体上发现Apelblat三参数方程和Van't Hoff方程具有普遍适用性,其平均相对偏差均小于1%。三种活度系数方程和修缮后的JA-Van't Hoff组合模型的适用条件较为苛刻,各体系的平均相对偏差在2%～3%左右,表现出良好的适用性。本文的创新点在于较早的进行了苯乙酸类衍生物和芳酮类衍生物的固-液相平衡研究,并首次提出了“优溶剂”、“良溶剂”、“劣溶剂”两两搭配组合进行混合溶剂研究的实验思路,成功开展应用,获得了相应结论。同时建立了 JA-Van't Hoff组合模型,结果表明拟合效果较好,平均相对偏差较小,可用于实验物系的关联拟合及数据内推。本文的研究成果能够填补实验物系在固-液相平衡领域中的数据空白,为四种固体有机物质在工业结晶技术方向提供理论基础和数据支撑,实现物质的精细化、绿色化、持续化生产,推动固-液相平衡研究向高效化、系统化、全面化的方向发展,具有更加深远的意义。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O642.42
【图文】：

谱图,对氯苯乙酸,谱图

邻氯苯乙酸的DSC检测谱图

谱图,谱图,曲线光滑,单峰

图２－５覆盆子酮的ＤＳＣ检测谱图逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋ＤＳＣ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｋｅｔｏｎｅ逡逑可知，四种物质的ＤＳＣ峰图曲线光滑，都出现了较好的单峰，度即为物质的熔点ｒｍ，曲线与Ｘ轴所形成的面积即为物质的熔值列于下表２－５。逡逑２９逡逑

衍射图谱,衍射图谱,溶质,苯乙酸

通过对四种固体物质前后的ＸＲＤ表征实验，对比溶质溶解前和结晶后的衍射图逡逑谱，从而判定溶质在溶解过程中是否发生了变化，产生新的物质或发生了晶型的改变。逡逑其中，设定射线扫描角度２０为５°？９０°邋，具体的ＸＲＤ检测谱图如图２－６？２－９所示。逡逑１６００００邋－邋逦逡逑？……邻姇苯乙酸溶解前逡逑１４００００邋－逦逦邻Ｍ名乙版结品片ｊ逡逑１２００００邋－逡逑１０００００邋－逡逑ｔ邋８００００：逡逑ｇ逡逑６００００邋－逡逑４００００邋－逡逑２。。。：邋ｉｌＪＩＭｌＬｙＬ邋．，逡逑Ｉ邋．邋ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋．邋Ｉ邋■邋Ｉ邋■邋Ｉ邋■邋Ｉ邋．逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０邋９０逡逑２０逡逑图２－６邻氯苯乙酸实验前后的ＸＲＤ衍射图谱逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ｘ－ｒａｙ邋ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｂｅｆｏｒｅ邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｏｆ邋２－Ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑３０逡逑

【参考文献】