分散红54在超临界CO/共溶剂中溶解度的测定与关联

摘要

超临界CO2染色具有上染快、匀染性好、污染少等特点，近年来引起了广泛的关注。分散染料在超临界CO2中的溶解度是超临界CO2染色工艺重要的基础数据和理论指导。在超临界CO2染色体系中添加少量共溶剂可增大染料在超临界CO2中的溶解度，对提高超临界CO2染色速度或降低染色压力有重要意义。
　　 本文采用静态循环方法，以乙醇（1％、2％、3％），水（1％、2％、3％），丙酮（1％）为共溶剂，超临界CO2为溶剂，在343.2～403.2 K，10～26 MPa条件下，测定了分散红54在纯超临界CO2中的溶解度数据；在343.2～383.2 K，10～26MPa条件下，测定了分散红54在超临界CO2/共溶剂中的溶解度。重点考察了温度和压力、共溶剂用量与极性等对分散红54溶解度的影响。分散红54在纯超临界CO2中的分散红54在超临界CO2中溶解性能优良，其溶解度范围为：0.72×10-5～9.90×10-5（mol/mol）。当共溶剂添加量为1％时，分散红54在超临界CO2/共溶剂乙醇、水、丙酮中的溶解度范围分别为：1.34×10-5～11.44×10-5（mol/mol）、1.10×1-5～10.99×10-5（mol/mol）、2.41×10-5～11.39×10-5（mol/mol）；当共溶剂添加量为2％时，分散红54在超临界CO2/共溶剂乙醇、水中的溶解度范围分别为：1.93×10-5～12.83×10-5（mol/mol）、1.24×10-5～12.57×10-5（mol/mol）；当共溶剂添加量为3％时，分散红54
　　 在超临界CO2/共溶剂乙醇、水中的溶解度范围分别为：2.80×10-5～14.38×10-5（mol/mol）、1.42×10-5～13.98×10-5（mol/mol）。
　　 实验结果表明，不管有无共溶剂的添加，染料的溶解度均随温度、压力的升高而增大；分散红54在超临界CO2/共溶剂中的溶解度随共溶剂添加量的增加呈非线性增加，且共溶剂极性的强弱与溶解度的大小不成正比。总体说来，三种共溶剂对分散红54溶解度的增强作用从大到小为丙酮、乙醇、水。
　　 分散红54在超临界CO2中溶解度数据采用Chrastil模型和Mendez-Santiago/Teja（MT）模型关联，其相对平均偏差分别为6.92％、15.53％。分散红54在超临界CO2/共溶剂的溶解度数据中用M-Chrastil模型和MMT模型中关联，其相对平均偏差分别为6.21％～6.43％、11.05％～13.07％。总体上说，共溶剂体系的关联结果好，且Chrastil模型的关联结果要优于MT模型。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 前言

1.1 选题背景及意义

1.2 本文研究内容

第二章 文献综述

2.1 超临界流体概述

2.1.1 超临界流体

2.1.2 超临界CO2性质

2.1.3 超临界CO2中共溶剂影响溶解度的机理研究

2.2 超临界CO2染色工艺

2.2.1 超临界CO2染色机理

2.2.2 超临界CO2染色装置和工艺研究进展

2.3 分散染料在超临界CO2中的溶解性研究

2.3.1 染料在超临界CO2中溶解度的影响因素

2.3.2 溶解度测定方法

2.3.3 染料在超临界CO2/共溶剂中溶解度的研究

2.3.4 溶解度计算模型

2.4 小结

第三章 实验部分

3.1 实验方法

3.1.1 溶解度测定装置的建立

3.1.2 装置可靠性验证

3.1.3 实验原料、药品和分析仪器

3.1.4 实验条件范围和操作步骤

3.1.5 循环时间的确定

3.2 染料溶解度分析方法

3.2.1 溶解度表示方法

3.2.2 体系中染料浓度的分析方法

3.2.3 超临界CO2密度的计算

3.3 小结

第四章 分散红54在超临界CO2/共溶剂中溶解度的测定结果和讨论

4.1 分散红54在超临界CO2中溶解度的实验结果与讨论

4.1.1 溶解度测定结果

4.1.2 溶解度影响因素分析

4.2 分散红54在共溶剂体系中溶解度测定结果和讨论

4.2.1 分散红54在超临界CO2/乙醇中溶解度测定结果和讨论

4.2.2 分散红54在超临界CO2/水中溶解度测定结果和讨论

4.2.3 分散红54在超临界CO2/丙酮中溶解度测定结果和讨论

4.2.4 三种共溶剂对溶质溶解度的影响及机理分析

4.3 小结

第五章 分散红54在超临界CO2/共溶剂中溶解度的关联

5.1 Chrastil及其改进模型

5.1.1 Chrastil缔合模型

5.1.2 Modified Chrastil模型

5.2 Mendez-Santiago/Teja及其改进模型

5.2.1 Mendex-Santiago；reja（MT）模型

5.2.2 MT的改进模型（MMT）

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表学术论文