间、对硝基苯胺及其混合物在超临界CO2流体中溶解度的研究
超临界流体科学与技术在化工、医药、染色、新材料制备等领域有广泛的应用前景，二氧化碳(CO2)因具有适宜的临界条件、安全无毒、易于分离等优点成为常用超临界流体，固体溶质在超临界CO2流体中溶解度的研究是开发和应用超临界流体技术的重要组成部分，目前对此方面的实验和理论研究相对匮乏。
本文对带有两个特征官能团（氨基和硝基）的固体胺类物质:间硝基苯胺、对硝基苯胺及其混合物在超临界CO2流体中溶解度进行了深入系统的实验和理论研究。具体研究工作如下:
在308-328 K和11.0-21.0 MPa范围内，利用动态法测定了间硝基苯胺、对硝基苯胺及其混合物在含与不含夹带剂的超临界CO2流体中的溶解度，夹带剂为乙醇、乙酸乙酯、正己烷以及等摩尔比混合的乙醇+正己烷夹带剂，夹带剂的浓度范围为1.0-4.0 mol％;本实验测定了胺类溶质新的溶解度数据120组，丰富了超临界流体相平衡的基础数据库，为今后超临界流体技术工业化设计提供了数据支持。
在实验研究的基础上，系统分析了温度、压力、官能团的位置、夹带剂种类和浓度对溶解度的影响，通过计算夹带剂效应因子(f)、混合物的提高效应因子(e)、分离因子（h）和分离效率（HE），分析了互为同分异构体的单一和混合的两种胺类溶质在SCCO2中溶解度的变化;本文采用密度泛函计算方法，利用Gaussian03软件包来计算溶质分子与CO2分子的分子间结合能，定量解释了压力、不同溶质分子与溶剂分子的分子间结合能对溶解度的影响。
本文应用Chrastil模型、Kumar-Johnston(K-J)模型、Bartle模型、Méndez-Santiago and Teja(MST)模型、Sung-Shim(S-S)模型和Jouyban-Chan(J-C)模型共6种关联计算了两种胺类溶质在超临界CO2中的溶解度，应用改进的Chrastil(M-Chrastil)模型、Sovova模型、改进的MST(M-MST)模型和改进的Sovova(M-Sovova)模型共4种关联计算了两种胺类溶质在含夹带剂的超临界CO2中的溶解度，回归得到各模型的参数和计算误差，在实验范围内得到适用于各体系的最佳关联模型，并用MST模型验证了单一胺类溶质和混合溶质溶解度数据的自洽一致性。
根据化学缔合流体理论，推导出计算固体混合溶质在超临界CO2中溶解度的新模型（Sovova-G模型），利用本文实验数据及文献中13种混合物共462组溶解度数据点，对新模型进行计算精度验证，并与Sovova-G模型表达类似的Sovova模型和M-Sovova模型的计算结果进行对比，结果表明:Sovova-G模型的AARD值为4.42％，均低于Sovova模型(7.45％)与M-Sovova模型(5.96％)。
本文获得国家自然科学基金（编号为21176012）以及江苏省自然科学基金（编号为BK2012595）的资助。
溶解度;超临界CO2;间硝基苯胺;对硝基苯胺
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
金君素
2013
中文
O645.12;O625.637
104
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）