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题目:电动势法研究氯化锂在酰胺/多羟基醇-水混合体系的热力学性质

关键词:电动势法;LiCl;多羟基醇;酰胺;热力学性质

  摘要


液液萃取分离过程在化工、海水淡化和空气净化方面扮演着重要的角色。工业过程中电解质溶液分离的设计以及操作工序,都依赖于非理想混合物中活度系数、渗透系数、过量吉布斯自由能和标准浓度积等热力学性质的知识。一直以来,我们实验组专注于碱金属和碱土金属氯化物、碱金属溴化物以及氟化物尤其是铷/铯盐在有机溶剂-水中的研究工作。因此,为了拓宽实验内容和充实热力学数据库,本论文中我们选择LiCl作为电解质,酰胺和多羟基醇作为有机溶剂,采用电动势法探究了相应体系在298.15K下的热力学性质。

本文采用选择性电极Li-ISE(负极)和Ag-AgCl电极(正极)构成三类无液接电位的Galvanic电池:

Li-ISE | LiCl(m), H2O | Ag-AgCl;

Li-ISE | LiCl(m), PG/EG/GL(w), H2O (1–w) | Ag-AgCl;

Li-ISE | LiCl(m), DMA/DMF/NMF/Urea (w), H2O (1–w) | Ag-AgCl;

有机溶剂的缩写说明如下:

DMA --- N,N-二甲基乙酰胺                           PG --- 1,2-丙二醇

DMF --- N,N-二甲基甲酰胺                           EG --- 乙二醇

NMF --- N-甲基甲酰胺                                     GL --- 丙三醇

Urea --- 尿素

其中,m为LiCl在混合溶液中的质量摩尔浓度,w(分别为10 %,20 %,30 %,40%)为有机溶剂在混合溶剂中的质量分数。

综合利用实验、模型拟合以及数据分析等手段,测定了298.15 K下电解质LiCl在DMA/DMF/NMF/Urea + H2O和PG/EG/GL+ H2O七个体系的电动势值。用Nernst方程与Pitzer模型关联,拟合得到LiCl在混合溶液中的活度系数,过量吉布斯自由能以及相关的模型参数。同时用修正的Pitzer模型和扩展的Debye–Hückel模型再次拟合验证实验数据,所得结果和Pitzer模型分析结果一致。计算了体系的标准迁移吉布斯自由能和标准溶度积,并且对各个研究体系的原水化数进行了相关预测,均得到了满意的实验结果。