pH理論设定值的计算.doc

癸二酸中和酸化pH的计算 癸二酸分子式：HOOC(CHRR2RR)RR8RRCOOH 结构式： 1基础数据 溶解度：每100ml水中溶解度为0.22 g（50℃）相当于饱和溶液摩尔浓度：CRR0RR=(0.22/202)/0.1=0.01mol/L溶解度：每100ml水中溶解度为0.2 g（℃）相当于饱和溶液摩尔浓度：CRR0RR=(0.2/202)/0.1=0.1mol/L离解常数：KRRa1RR:2.3*10PP-5PP； KRRa2RR:2.5*10PP-6PP（在25℃水中）。 癸二酸简记为H2A，其分步电离方程： 则有： 则有： 2 PH的计算 2.1 背景说明 因含过量NaOH，裂解物料呈强碱性。为考虑问题方便，在中和工序视HRR2RRSORR4RR先与NaOH反应直至NaOH消失。此时，物料仅剩余癸二酸双钠盐，简记为NaRR2RRA。同样为了简化问题， HRR2RRSORR4RR加入视为均匀，反应视为均一。在HRR2RRSORR4RR不断滴加过程中，存在两个化学计量点。 第一化学计量点： 此时，癸二酸二钠盐完全转化为癸二酸单钠盐。 第二化学计量点： 此时，癸二酸单钠盐完全转化为癸二酸。 2.2 第一化学计量点的pH计算 单钠盐NaHA的摩尔浓度记为CRR1RR。在实际生产中C1的浓度要高于癸二酸饱和溶液浓度CRR0RR。 物料守恒（MBE）： 电荷守恒（CBE）： 两式相减得： 质子守恒（PBE）： 所以： 因为：，，， 代入，得： ， ， 整理后，得： ，这是计算HPP+PP浓度的精确计算式。 下面对精确式进行简化： HAPP-PP的酸式电离和碱式电离倾向都比较小，与癸二酸单钠盐（NaHA）的浓度CRR1RR相比，HAPP-PP消耗的浓度可以忽略，也即[HAPP-PP]≈CRR1RR。 代入，得： ， 因为：KRRa2RRCRR1RRKRRa2RRCRR0RR=2.5*10PP-8PP20KRRwRR=2*10PP-13 所以：KRRwRR项可以忽略（即忽略水的电离）， 又因为：C1C0=0.0120Ka1=4.6*10PP-4PP， 所以：分母中KRRa1RR项可以忽略， 则： =4.64+5.60）/2=5.12 这是第一化学计量点的pH，即癸二酸双钠盐完全转化为单钠盐时理论pH为5.12。 2.3 癸二酸析出时的pH计算 癸二酸能否析出，关键看溶液中癸二酸（HRR2RRA）的浓度是否达到了饱和浓度。 癸二酸的饱和溶液摩尔浓度记为C0，癸二酸单钠盐的摩尔浓度记为C1， 如前所论：， 则： 如果[H2A]/C001， 则癸二酸必定析出； 如果[H22RA]/C001， 则癸二酸不析出； 如果[H22R2A]/C00=1， 则为癸二酸饱和溶液，此为开始析出的临界点， 此时： ， ， 由上式可以看出，癸二酸析出临界点pH取决于C11和C00的比值。 其中：CR0为癸二酸饱和溶液的摩尔浓度，主要由温度决定，溶液的pH值也会影响C0。 C1为癸二酸单钠盐的摩尔浓度，由实际生产料液比重决定。C1的估算仍需进一步考虑。 例如：不考虑溶液pH影响，在0℃时，C0=0.1mol/L，若此时料液中癸二酸单钠盐摩尔浓度C1。 比重＝144.3/(144.3-波美度) 一般来说，波美比重计应在15.6度温度下测定，但平时实际使用的时候温度一般不会刚好符合标准，所以需要校正。一般来说，温度每相差1度，波美计则相差0.054度。温度高于标准时加，低则减。144.3/(144.3-波美度) 简单估算一下，假定料液相对于水增加的比重仅由单钠盐产生。 1L水中，单钠盐的摩尔数：(1.09-1.00)*1000/224=0.4mol, 此时， 2.4 第二化学计量点的pH计算 此时单钠盐完全转化为癸二酸，溶液已经成为癸二酸饱和溶液。 因为：，，， 所以： ， 整理： 为了求解，[HRR2RRA]需用[HPP+PP]表示。 此时癸二酸在溶液中以HRR2RRA，HAPP-PP，APP2-PP三种形式存在，设癸二酸在饱和溶液中总浓度为CRR0RR，那么：， 癸二酸HRR2RRA的分布系数记为δRR0RR， 所以： 将其代入 ： 整理： 这是计算癸二酸饱和溶液pH的精确计算式。下面进行化简： 因为：KRRa1RR[HRR2RRA]≈KRRa1RRCRR0RR=2.3*10