固体溶质在超临界流体中溶解度的关联模型研究

摘要

在超临界流体萃取工艺设计计算中，溶质在超临界流体中的溶解度数据是一项基础数据。然而迄今为止得到的溶解度实验数据非常有限，加之溶解度受体系温度、压力和流体密度的影响非常大，所以需要通过关联模型来获取额外的数据。通过模型对溶解度数据进行计算和关联，既可以弥补实验数据的不足，从而获得更全面、更系统的溶解度信息，又可以有效降低工艺开发费用；这些对进一步的实验研究和工艺开发具有重要意义。
　　 论文基于正规溶液理论和Wilson局部组成概念，建立了一个新的3参数溶解度模型，用于关联固体溶质在超临界CO2流体中的溶解度。该模型属于溶解度参数模型，3个参数均为温度独立参数。新模型关联了24种固体化合物在超临界CO2中的溶解度数据。结果表明，该模型能很好地关联固体在超临界CO2中的溶解度。
　　 通过对模型参数的缩减，3参数模型简化成2参数模型。简化的2参数模型同样能很好地关联固体在超临界CO2流体中的溶解度，而且在精度上和3参数模型十分接近。
　　 用3参数模型关联了naphthalene、phenanthrene和benzoic acid这3种物质在超临界流体乙烷和三氟甲烷中的溶解度数据。关联结果进一步验证了3参数模型用于关联固体在超临界流体中溶解度的有效性。
　　 论文将3参数模型和Chrastil密度关联模型、Su-Chen溶解度参数模型及Valderrama-Alvarez的压缩气体模型进行了对比研究。结果表明，新模型的关联效果比Su-Chen溶解度参数模型要好，与Chrastil密度关联模型的结果十分接近，与Valderrama-Alvarez压缩气体模型的结果相差不多，但新模型在形式上远比它简单。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 超临界流体技术

1.1.1 超临界流体

1.1.2 超临界流体技术应用原理

1.1.3 超临界流体技术的发展历史

1.1.4 超临界流体技术分类

1.2 超临界流体技术的应用领域

1.2.1 在生物化工中的应用

1.2.2 在食品工业中的应用

1.2.3 在医药行业中的应用

1.2.4 在环境中的应用

1.3 超临界流体相平衡的研究进展

1.3.1 稠密气体模型

1.3.2 密度关联模型

1.3.3 膨胀液体模型

1.4 固体溶质在超临界流体中溶解度测定的实验方法

1.4.1 静态法

1.4.2 动态法

1.4.3 QCM技术

第二章 新模型的建立

2.1 引言

2.2 思想基础

2.3 传统的溶解度参数模型

2.3.1 二元体系的膨胀液体模型

2.3.2 低溶解度下的二元体系溶解度参数模型

2.4 修正后的溶解度参数模型

2.4.1 超临界流体局域密度的不均一性

2.4.2 Wilson的局部组成概念

2.4.3 新模型的建立

2.5 溶解度参数计算方法的选择

2.6 本章小结

第三章 溶解度数据的关联

3.1 引言

3.2 溶解度数据的关联

3.3 软件介绍

3.3.1 NIST-Refprop v7.0软件

3.3.2 优化软件包1stOpt

第四章 新模型的拟合结果及简化

4.1 引言

4.2 新3参数模型对24种固体在超临界CO2中溶解度的关联结果

4.32参数模型

4.43参数模型关联固体在超临界乙烷和三氟甲烷中的溶解度

4.5 拟合过程存在的问题

4.6 本章小结

第五章 模型的比较

5.1 引言

5.2 新模型和经验模型的比较

5.2.1 Chrastil模型介绍

5.2.2 新模型和Chrastil模型拟合结果比较

5.3 新模型和膨胀液体模型的比较

5.3.1 膨胀液体模型

5.3.2 新模型和Su-Chen模型的比较

5.4 新模型和压缩气体模型的比较

5.4.1 压缩气体模型介绍

5.4.2 压缩气体模型公式

5.4.3 新模型和压缩气体模型拟合结果比较

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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