有机物水溶液粘度关联和预测.pdf

2010，20(4) 石玉冰 有机物水溶液粘度的关联和预测 17 有机物水溶液粘度的关联和预测 石玉冰’ 濮阳职业技术学院 濮阳 457000 摘要 在Eyring的液体粘性流动模型的基础上，根据Sandier的水溶液过量 自由焓溶质聚集模型，导 出有机物水溶液的粘度模型。利用该模型方程参数与温度的关系，可预测低压下各种温度和不同组成的有 机物水溶液的粘度。用该模型计算了7个体系442个不同温度和组成的二元水溶液和3个体系 164个不 同 温度和组成的三元水溶液的粘度，计算值与实验值的总平均相对偏差分别为 1．554％和2．588％，计算值与 实验数据吻合很好。 关键词 粘度 有机物水溶液 关联 预测 液体混合物的粘度是物质重要的传递性质， 式中， 为液体混合物的粘度，mPa·s；V为摩 在传质、传热和流体流动的研究中是不可缺少 尔体积，cm ／mol；T为绝对温度，K；G’为‘液 的，因此粘度模型的研究一直很受重视。对于溶 体混合物的粘性活化 自由能，J／mol；h、N和R 液粘度 ，目前尚无可靠的理论方法来估算 ，主要 分别是 Plank常数、Avogadro常数和气体通用 还是利用一些经验或半经验的粘度模型来推算。 常数。 Teju—Rice…按对应态原理导出的单参数模型， 式 (1)既适用于纯液体，也适用于液体混 对非水溶液的计算误差一般小于5％，对含水混 合物。将式 (1)用于有机物水溶液的溶剂水 合物则高达20％左右。建立在Eyring 的速率过 (组分 1)、有机物溶质 (组分2)和有机物水溶 程理论基础上的McAllister 多体相互作用模型 液 (混合物)得： 及Wei等 的局部组成模型对于一般体系具有 G =RTln (r／l· ) 一RTIn(v／·^) (2) 较高的计算准确性，但对于水溶液效果则要差得 = RTIn (，，：· ) 一RTIn(Ⅳ ·J1) (3) 多，其原因在于水溶液的特性与非水溶液有较大 c：=RTln(田 · )一RT_ln(Ⅳ ·^) (4) 的差别。而且，目前关于水溶液的粘度方程都只 式中，下标 m表示混合物。 具有关联性能，不具有预测特性。本文在 Eyfing 由式 (2)、式 (3)和式 (4)可得： 的液体粘性流动模型的基础上，根据 Shealy与 G’‘=c：一 。·G 一：· (5) Sandler的水溶液过量 自由焓的溶质聚集模型 5【J， 式中，G 为液体混合物 的过量活化 自由能， 导出在一定范围内具有预测特性，适用于有机物 J／mol。 水溶液的粘度模型。 文献 [6]和 [7]提出，过量活化 自由能 G 与过量 自由能的关系为： 1 二元水溶液粘度的关联 G =Ot·G (6) Eyfing等 把反应速率的过渡态理论应用到 将式 (2)、式 (3)、式 (4)和式 (6)代 液体的粘性流动过程，运用统计力学的基本理 入式 (5)得： 论，导出了一个计算液体粘度的方程： In (竹 · ) = I·In (叩l· ) + 2·In (J，72· 叼=N可hexp( ) (1) ) 百CtGE (7) ·石玉冰