氯盐溶液热力学性质研究文献综述

 2021-11-01 10:11

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文 献 综 述

电解质溶液是溶液理论的一个重要组成部分。电解质溶液是指在水中或非水溶剂中可以生成带电离子的溶液,其在生物、化工、冶金、能源、海洋、环境、土壤及盐湖资源开发等领域应用广泛[1]

电解质溶液活度因子是溶液热力学研究的重要参数,它集中反映了指定溶剂中离子之间及离子与溶剂分子之间的相互作用,对离子溶剂化、离子缔合及溶液结构理论的研究具有重要意义。活度因子活度因子可通过理论计算和实验测定得到。但通过实验手段和分子模拟对所有复杂体系进行全方位的准确测定仍然是不现实的,尤其对于实验测定方法复杂、耗时、设备要求高以及组分不稳定和性质未知的真实体系。一种简单有效的方法是通过简化实验操作步骤获得对应的热力学数据,并以此为基础,建立可以高效、快速、准确预测溶液性质的热力学计算模型。20世纪初P.Debye和E.Hckel理论提出的强电解质溶液理论标志着现代溶液理论的开端,为了准确预测真实电解质溶液的活度系数,国内外很多学者在Debye-Hckel理论的基础上先后建立了适用性能更强、预算精度更高的改进模型,如70年代提出的Pitzer方程和80年代提出的Chen-NRTL方程及其后的各种改进型方程,其均已在国内外获得广泛的工程应用。

下面,本文将从应用角度出发,对近年来电解质溶液的理论及其应用研究作一扼要 的综述。

1.Debye-Hckel理论模型

现代电解质溶液理论是Debye-Hckel在20年代开创的,Debye和Hckel[2,3]根据真实强电解质溶液中存在的阴阳离子静电相互作用提出了离子互吸理论,得到了Debye-Hckel极限公式:

lgγ=-A∣z z-∣√I

Debye和Hckel在提出离子互吸理论时做了以下假设:⑴溶液中的离子是电场均

匀分布且不会被极化的硬球;⑵强电解质在溶液中完全溶解;⑶溶液中的溶剂水被当做

提供稳定介电常数的连续介质,同时不考虑溶剂水与离子的水化作用;⑷离子的热运动能大于粒子间的吸引力;(5)溶液中除了粒子间的库仓力不考虑其他作用力。由此理论模型导出的电解质性质只能用于很稀的浓度(0.01molkg-1以下),即Debye-Hckel理论在无限稀释的电解质溶液中是严格成立的,任何新的电解质溶液理论都必须满足这一规律。随着溶液化学理论的发展,不少人对Debye-Hckel理论作了改进,使其适用于高浓度,例如Pitzer(1973年)模型,Chen(1982年)模型,Sander(1986年)模型,还有以Stokes-Robinson 的离子水化理论为代表的溶剂化模型等。

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