UNIFAC模型結合Butler方程測算液體混合物表面張力

魏立巖

(河北衡水學院分院，河北 衡水 053000)

液體混合物表面張力數據是過程和理論研究所必需的基礎數據，對于液體混合物表面張力測定、關聯和推算已成為化工和理論研究的重要課題。而利用少量的已知實驗數據對液體混合物表面張力進行推算就更具有重要的實際意義。其中利用基團貢獻法進行推算的方法收到了良好的效果。本文在利用UNIFAC模型的基礎上對分子結構進行重新拆分，利用拆分后的基團作用參數對體系的表面張力進行計算的方法。

1 理論部分

1.1 UNIFAC 模型

UNIFAC功能基團活度系數模型是 UNIQUAC(Universal Quassi-Chemical)模型基團化的結果。UNIQUAC模型是Abrams和Pranusniz在1975年根據液體胞腔理論、Guggenhein的似化學方程(quasi-chemical equation)并結合Wilson局部組成概念發展而成。它是基團貢獻法的成就之一，它的基本思想是把混合物種組分的活度系數與組分之間的能量相互作用參數聯系起來，當使用這些參數推算在遠離臨街條件下非電解質液體混合物的活度系數時，除系統溫度和壓力外僅需知道混合物中各組分的分子結構和必要的集團參數，并不需要有關聯特定的混合物的實驗數據。

1.2 Butler方程

大多數關于液體混合物表面張力的描述都是建立在將液體表面層看作是一個氣液相之間的獨立的體系的假設之上的，基于這一假設，結合經典熱力學理論，可導出關于液體混合物表面張力的計算公式Bulter首先于1932年從熱力學理論出發，導出液體混合物表面張力的理論公式：

式中σm代表液體混合物表面張力，σi是純組分i的表面張力，Ai和分別為組分的摩爾表面積，和分別是 組分表面相和體相中的活度，R為氣體常數，T是體系的絕對溫度，N為體系的組分數。為了使UNIFAC模型與Buttler方程相結合，實現UNIFAC基團貢獻法對液體混合物表面張力的推算，本文利用兩個基本假設：

式中Vi是純組分 i的液體摩爾體積，N為 Avogadro常數(6.023 ×1023)。

從假設(1)可得到如下方程組：

2 計算過程

本文根據以上的理論和公式建立了求解方程組(3)的計算步驟如下：對含有N個組分的液體混合物，在給定體系溫度T和體相摩爾分數時，可由UNIFAC模型和方程(2)計算和

3 結果與討論

計算結果顯示采用本文方法對液液體系的表面張力的推算改進不明顯。誤差原因：

1)偏摩爾表面積;2)數據來源 使用的是通過氣液數據進行回歸參數，如果采用寫體混合物表面張力的實驗數據進行回歸效果會好;3)計算的體系較少。

[1]趙傳鈞.基團貢獻法—物理化學在化學和化工上的一種應用.化學通報，1983(10)

[2]羅長青.UNIFAC功能團法推算氣—液平衡及其計算機應用.化工設計通訊，1987，13(4)

[3]Prediction of surface tensions of nonelectrolyte solutions.Chemical Engeneering Science，Vol.44，No.3，pp.782-786，1989