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基于亚伯拉罕模型的乙酸异丁酯中溶质溶解度预测方法|MDPI Liquids |
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论文标题:Abraham General Solvation Parameter Model: Predictive Expressions for Solute Transfer into Isobutyl Acetate
论文链接:https://www.mdpi.com/2673-8015/4/3/26
期刊名:Liquids
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/liquids
有机溶剂在化工生产中作为反应介质、萃取剂等发挥关键作用,而乙酸异丁酯作为一种潜在的环保替代溶剂,其与溶质的相互作用及溶解度特性尚未被充分量化。由于实验数据难以覆盖所有溶质-溶剂组合,建立可靠的预测模型对溶剂选择和工艺优化至关重要。本文通过实验测量与模型推导,首次提出适用于乙酸异丁酯的亚伯拉罕通用溶剂化参数模型表达式,为其工业应用提供了精准工具。
研究背景与目标
化工领域每年消耗数百万吨有机溶剂,但其毒性、环保问题推动行业寻求更安全的替代品。乙酸异丁酯因特性优良成为潜在选项,但其对各类溶质的溶解能力缺乏系统研究。亚伯拉罕模型通过量化溶质-溶剂间的氢键、极性等相互作用,可预测溶解度和分配系数,本文旨在推导该模型用于乙酸异丁酯的具体表达式,解决实验数据不足的问题。
实验与方法
本研究选取29种结晶有机溶质(含21种苯甲酸衍生物和 8 种非羧酸,如蒽、苯偶姻等),在298.15 K下通过紫外-可见分光光度法测量其在乙酸异丁酯中的摩尔分数溶解度,经3天平衡验证及熔点检测确保数据可靠(相对误差≤2.5%)。同时结合文献中20种溶质(如萘、二氧化碳、阿司匹林等)的溶解度数据,共49组数据用于模型构建。
关键结果与模型
基于亚伯拉罕模型,推导出两个核心预测方程:
1. 水-乙酸异丁酯分配系数方程:
log(CS,organic/CS,water )=0.234+0.351E-0.471S-1.050A-4.982B+4.212V
,涉及溶质的过量摩尔折射(E)、偶极矩(S)、氢键供体(A)与受体(B)能力、摩尔体积(V),拟合优度R2 = 0.992,标准偏差SD = 0.112;
2. 气体-乙酸异丁酯分配系数方程:
log(CS,organic/CS,gas)=0.173-0.353E+1.183S+2.463A+0.936L
,引入气-正十六烷分配系数(L),R2 = 0.999,SD = 0.112
模型对溶解度比的预测偏差≤0.12 log 单位,验证了其准确性。
意义与价值
该研究填补了乙酸异丁酯溶剂化特性的研究空白,推导的模型可精准预测有机溶质在其中的溶解度,为其在萃取、反应介质等工业场景中的应用提供理论支撑,同时扩展了亚伯拉罕模型在烷基酯类溶剂中的适用范围,助力环保溶剂的高效筛选与工艺优化。
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