離子液體及其混合體系熱力學性質(zhì)模擬

2018-07-24 15:53:35 adman 547

原文：http://www.equilibria.cn/specialsystem/36-cn.html

我國中國科學院過程工程研究室張鎖江院士長期從事離子液體的開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用研究工作，已經(jīng)取得了巨大的成就。

對于工業(yè)過程的設(shè)計和優(yōu)化，僅僅有實驗數(shù)據(jù)是遠遠不夠的，還需要適合的熱力學模型對其相關(guān)性質(zhì)進行擬合和預測。近年來，已有不少工作投入到了對離子液體熱力學模型的開發(fā)中來。

對離子液體熱力學模型的研究，首要工作是將已有的熱力學模型通過適當修正并拓展至離子液體系統(tǒng)。至今，傳統(tǒng)的經(jīng)驗和半經(jīng)驗方法均已被應(yīng)用于離子液體熱力學性質(zhì)的研究中來，如Wilson、NRTL及UNIQUAC等超額Gibbs自由能模型。Simoni等曾用NRTL、UNIQUAC和e-NRTL模型研究了含離子液體的二元和三元混合物的液液平衡，應(yīng)用從二元實驗數(shù)據(jù)獲得的二元可調(diào)參數(shù)去預測三元液液平衡，取得了良好結(jié)果，研究人員還比較了不同模型的應(yīng)用效果。其他的如正規(guī)溶液理論、基團貢獻法以及立方型方程等傳統(tǒng)熱力學模型同樣被用于關(guān)聯(lián)和預測離子液體系統(tǒng)的相行為性質(zhì)。盡管這些傳統(tǒng)的熱力學模型可以很好的用于關(guān)聯(lián)離子液體的一些如pVT、相平衡等熱力學性質(zhì)，但由于離子液體系統(tǒng)的復雜性，這些模型很難從理論上給予滿意的闡述，需要開發(fā)具有明確物理意義的理論模型來說明復雜的離子液體系統(tǒng)中的各種相互作用關(guān)系。Kroon等認為離子液體是具有偶極作用的中性締合鏈分子，借助相關(guān)文獻值和實驗數(shù)據(jù)獲得了純離子液體的模型參數(shù)，并對CO₂在離子液體中的熱力學性質(zhì)進行了擬合，獲得了滿意的結(jié)果；后來他們又將此模型拓展應(yīng)用到了低壓相平衡的計算中。Andreu等將離子液體設(shè)為具有締合的L-J鏈流體，用soft-SAFT對CO₂在離子液體中的溶解度性質(zhì)進行了研究。李進龍等曾將離子液體設(shè)為中性締合或非締合鏈，也曾設(shè)其為嵌段化合物，應(yīng)用相關(guān)鏈流體狀態(tài)方程對其熱力學性質(zhì)進行了研究，結(jié)果同樣良好；更進一步，相關(guān)研究人員還對離子液體水溶液進行了系統(tǒng)的研究，在模擬計算離子液體系統(tǒng)熱力學性質(zhì)的同時，還成功預測了離子液體在水溶液中的締合度。北京化工大學李春喜教授曾經(jīng)將離子液體的正負離子均假設(shè)為帶電的單個球形鏈節(jié)，應(yīng)用電解質(zhì)狀態(tài)方程成功描述了離子液體水溶液的熱力學性質(zhì)。應(yīng)用示例如下。