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EMIMAC和HMIMCl及其水溶液热力学特性实验研究
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论文导读:：离子液体+水作为一种新型吸收式制冷工质对。等人[1]对EMISE及其水溶液进行了密度测定。密度作为流体重要的基础数据。比热是建立热力学模型。
关键词：离子液体，水溶液，密度，比热
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引言
离子液体+水作为一种新型吸收式制冷工质对，拥有诸多优良的特性。密度作为流体重要的基础数据，在设计储存容器，输送泵时都要用到。比热是建立热力学模型，计算循环效率的重要数据。
近年来，已有国内外学者对部分离子液体及其水溶液热物性进行了初步测定。Gomez等人[1]对EMISE及其水溶液进行了密度测定，Gao等人[2]对[BMIM][BF4]及其苯甲醛溶液的密度进行了测定，Iglesias-Otero等人[3]对[BMIM][BF4]及其与甲醇等有机溶剂组成二元体系进行了密度测定，赵宗昌等人[4]对[EMIM][DEP]及其水溶液醇溶液密度进行了测定，Seddon等人[5]和Gomez等人[6]对HMIMCl的密度进行测定。
Kim等人[7]对纯离子液体[BMIM][Br]和[BMIM][BF4]的比热进行了测定，田涛等人[8]对纯离子液体[EMIM][BF4]及其水溶液的比热进行了测定。Yu等人[9]对[BMIM][BF4]和[BMIM][PF6]及其水溶液的比热进行了测定。
离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（EMIMAC）和1-己基-3-甲基咪唑氯盐（HMIMCl）对水有非常好的互溶和吸收性，将有更好的吸收式能循环性能，但现在还没有关于EMIMAC密度和比热的实验研究，也没有HMIMCl的比热实验研究。本研究采用液体比重天平和差示扫描量热仪对这两种离子液体及其水溶液的密度和比热分别进行测试，以获得在较大温度和浓度范围内的热力学物性数据。
1实验
1.1试剂与仪器
离子液体：1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐EMIMAC，1-己基-3-甲基咪唑氯盐HMIMCl，均由中国科学院兰州化学物理研究所合成，纯度99.9%，测试前对离子液体进行真空蒸馏处理12小时。去离子水：实验室自制，电导率＜1μs/cm。
密度测试采用上海良平仪器仪表公司的PZ-D-5型液体比重天平，测试精度为0.0001g。比热容测试采用德国Netzsch公司的DSC204HP/1/GPhoenix型热分析仪(-150~600℃，15MPa)，升温速率可控制在为0.1~50℃/min,降温及稳定温度采用液氮，炉腔外温度用恒温水浴进行控温保护。DSC腔体内用高纯氮气(99.99%)控制，压力为0.1MPa。样品称量采用德国Sartorius的CP225D型号电子天平，精度为0.01mg。
1.1实验过程
密度测试实验过程：首先将比重天平调节平衡，将待测溶液加入量筒，利用量筒外均匀缠绕电加热丝的方式加热水溶液至某一温度，恒温15min,然后将测锤浸入待测水溶液中。在V型槽与小钩上加放各种骑码使天平回复平衡，此时骑码总和即是液体的比重数值。
比热测试实验过程：在DSC炉腔内放入一对空坩埚，使用“修正”模式进行基线测试。然后在样品坩埚内加入蓝宝石，使用“样品+修正”模式，在刚才的测试的基线基础上进行标样测试。
用分析天平称量样品（离子液体及其水溶液），然后在铝坩埚底注入10mg左右的溶液，进行称量。同样使用“样品+修正”模式进行样品测试。
2结果与讨论
2.1纯水密度与比热容校验
通过测定去离子水在不同温度下的密度和比热容数值，分别验证比重天平测试密度和DSC测试比热的准确性。四次的重复实验结果表明，比重天平测试密度和DSC测试比热具可重复性，测试所得结果与NIST[12]提供数据比较见表1和表2。结果表明测试系统可以用来测定离子液体及其水溶液的密度和比热。
表1纯水的测试密度值与NIST数据值比较
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ρ/g.cm-3
T/K
实验值
NIST
相对误差
299.86
0.9964
0.9966
0.02%
308.72
0.9935
0.9938
0.03%
318.87
0.9897
0.9899
0.02%
333.81
0.9828
0.9829
0.01%
348.46
0.9749
0.9747
0.02%
表2纯水的测试比热值与NIST数据值比较
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Cp/kJ.kg-1.K-1
T/K
实验值
NIST
相对误差
273.15
4.194
4.219
0.59%
293.15
4.164
4.184
0.48%
313.15
4.196
4.179
0.41%
333.15
4.236
4.185
1.22%
353.15
4.268
4.197
1.69%
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2.2离子液体+水体系密度
对离子液体EMIMAC和HMIMCl及其水溶液的密度分别进
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