固体溶质及其混合物在超临界CO2中的相平衡研究

固体溶质及其混合物在超临界CO2中的相平衡研究

论文摘要

超临界流体经过近三十多年的发展,在基础理论和应用上都取得了长足进展,当前固体溶质在超临界流体中的相平衡研究仍然是超临界流体科学与技术研究的热点和难点,同时也是制约超临界流体技术工艺开发和工业化应用的瓶颈,有关该方向的研究无论从基础理论研究角度审视还是从实际应用角度考虑都具有十分重要的意义。本文对固体溶质及其混合物在含和不含夹带剂超临界CO2中的相平衡进行了较为系统深入的研究。论文主要研究工作如下:本文在研究单一固体溶质在超临界流体中溶解度的基础上,对实验设施进行了改造和完善,开发了以高效液相色谱为检测手段的分析方法,并将之应用于固体混合物的分离检测,为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。在相平衡研究方面,本文全方位、多角度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:对甲基苯磺酸、对羟基苯甲酸乙酯、对氨基苯甲酸乙酯;实验研究的固体混合物体系为对羟基苯甲酸乙酯+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、乙酸乙酯,混合夹带剂为乙醇+乙酸乙酯(1∶1等摩尔混合),实验温度分别为308 K、318 K和328 K,压力范围为8~21 MPa,本研究丰富了超临界流体相平衡基础数据,为着眼于以实际应用为目的的超临界流体技术的开发作出了有益的探索。在研究固体纯物质在超临界CO2中的溶解度时,考察了温度、压力和分子结构(特定官能团)对相平衡的影响;在研究夹带剂对固体纯物质在超临界流体中溶解度的影响时,考察了夹带剂浓度、体系操作温度对溶解度的影响;同时,本文还研究了混合夹带剂条件下固体纯物质在超临界多元体系的相平衡行为。在固体混合物在超临界多元体系的相平衡研究中,固体混合物中各组分互为对方的“夹带剂”,实验研究发现混合物中各组分溶解度均有不同程度的增加,每一组分溶解度增加的幅度同另一组分的溶解度成正比,本文对此实验结果进行了探索性解释;考察了超临界CO2对固体混合物的选择性分离;同时,本文还分析比较了醇系夹带剂(甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇)对固体混合物各组分在超临界流体中溶解度的提携作用、为提高超临界多元体系中目标组分的选择性进行了探索性研究。

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 超临界流体技术的发展历史
  • 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 本课题的意义
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 实验仪器及流程
  • 2.1.1 实验流程
  • 2.1.2 主要实验设备
  • 2.2 实验试剂和操作条件
  • 2.2.1 实验试剂
  • 2.2.2 实验温度和压力
  • 2.3 检测方法的选择
  • 2.4 实验参数的控制
  • 2.5 超临界溶剂流量的确定
  • 2.6 溶解度的计算
  • 2.7 实验的可靠性验证
  • 2.8 注意事项
  • 2中相平衡的实验研究'>第三章 对甲基苯磺酸在超临界CO2中相平衡的实验研究
  • 3.1 实验过程与操作
  • 3.1.1 实验流程及设备
  • 3.1.2 实验体系
  • 3.1.3 实验温度和压力
  • 3.1.4 实验过程
  • 3.2 实验结果与讨论
  • 2中相平衡的实验研究'>3.2.1 对甲基苯磺酸在纯SC-CO2中相平衡的实验研究
  • 2体系中的溶解度'>3.2.2 对甲基苯磺酸在不同温度下含夹带剂SC-CO2体系中的溶解度
  • 2中的溶解度'>3.2.3 对甲基苯磺酸在含不同浓度乙醇夹带剂的SC-CO2中的溶解度
  • 2中的溶解度'>3.2.4 对甲基苯磺酸在含不同种类夹带剂SC-CO2中的溶解度
  • 3.3 本章小结
  • 2中相平衡的研究'>第四章 EHB、EAB及其混合物在超临界CO2中相平衡的研究
  • 4.1 实验流程及操作
  • 4.1.1 实验流程及设备
  • 4.1.2 实验体系
  • 4.1.3 实验温度和压力
  • 4.1.4 实验准备
  • 4.1.5 实验过程
  • 4.1.6 数据采集与分析
  • 4.1.7 标准曲线的绘制
  • 4.1.8 实验异常情况及分析
  • 4.1.9 实验注意事项
  • 4.2 实验结果及讨论
  • 2中相平衡的研究'>4.2.1 固体纯物质EHB、EAB在SC-CO2中相平衡的研究
  • 2中的溶解度'>4.2.2 EHB+EAB在SC-CO2中的溶解度
  • 2中的溶解度'>4.2.3 EHB+EAB在含夹带剂SC-CO2中的溶解度
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 数据的关联
  • 第六章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究成果及发表的学术论文
  • 附件
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