于先超, 亓文帅, 邓全花, 侯万国

高等学校化学学报 2023, 44 (11): 20230316-. DOI:10.7503/cjcu20230316

摘要（263）

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基于表面聚集吸附(SAA)模型和Gibbs吸附微分方程, 建立了二元液体混合物Gibbs表面过剩(Γ₂)和吸附层厚度(τ)代数方程, 可在全浓度范围内预测Γ₂和τ随体相组成(如组分2的摩尔分数x_2,b)的变化. 采用所建立的模型, 研究了水(组分1)-短链醇(组分2)二元溶液的表面吸附行为, 其在水表面的吸附趋势按甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇和叔丁醇的顺序依次增强, 与其疏水性增强趋势一致, 且其Γ₂和τ在低x_2,b区均依次增大, 而在高x_2,b区均依次减小, 是短链醇间吸附趋势和分子尺寸的差异所致. 对于给定的短链醇体系, 随着x_2,b的增大, Γ₂先急剧增大然后降低, 呈现一个最大值, 而其τ持续降低.

采用所建立的ALT方程（式16）计算了各体系τ随x_2，b的变化，由图5（A）可以看出，各体系呈现相同的变化趋势. 对于给定的短链醇体系，随着x_2，b增大， τ降低（呈指数衰减趋势），这与Li等［7］、 Azizian等［14］和Hyde等［8］（所研究水-乙醇体系）的结果一致. 有趣的是，从τ-lgx_2，b图可以清晰看出，在低x_2，b范围（lgx_2，b<0.001）内，甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇和叔丁醇体系的τ值依次增大，而在高x_2，b区（lgx_2，b>0.02）依次减小［图5（B）］，这与其极限τ（τ_x_→0和τ_x_→1）值变化一致（表3）. Bagheri等［13］和 Azizian等［14］研究了甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇水溶液在低x_2，b范围内的τ值，呈依次增大趋势，本文结果与之一致. 由式（16）~式（18）可以看出，在低x_2，b范围内τ（和τ_x_→0）值的依次增大主要缘于醇分子尺寸（或ν₂）的依次增大（因K增大导致τ减小），而在高x_2，b范围内的依次减小可归因于吸附趋势的依次增强（K值增大）.