曾行艳,诸 林*,吕利平,,李 兵

(1. 西南石油大学化学化工学院,成都 610500; 2. 长江师范学院化学化工学院,重庆 408100)

由于水具有安全、无毒、可再生能力强及溶解性能好的特点,被广泛应用于化工和医药等行业。在生产过程中,水和其他原料直接或间接的参与生产过程,会产生大量的含水共沸废液,如乙腈/水[1]、乙二胺/水[2]及四氢呋喃/水[3]等二元共沸物。 为了实现资源循环利用及环境保护的目的,需要采用特殊精馏对其进行分离。

共沸特性数据是分离工艺设计、模拟及优化的基础。 如果仅仅依靠实验来获取该类数据,会花费大量的时间和经济成本。 相比之下,状态方程法[4-5]、活度系数法[6-7]、经验法[8-9]以及定量结构-性质关系(QSPR)模型[10-11]等理论计算方法就具有简单、快速的特点。 目前,很多研究者利用理论计算方法预测了部分共沸物及混合物的相平衡数据,并取得了较好的效果[4,7-8,12-13]。 但是,前3 种方法在预测共沸物的共沸特性数据时,需要一些必要的实验参数或拟合参数,而通常这类参数的获取难度是比较大的。 QSPR模型具有计算量小、耗时短及精度高等优点,而且相关所需参数均可由分子结构计算所得,并不需要任何额外的实验数据,被广泛应用于化工等领域[14-17],如Liang 等从QSPR 中探索变压蒸馏过程设计和动态控制的关系,且利用QSPR 确定萃取精馏中溶剂对分离混合物相对挥发性的影响[18-20]。

基于此,本研究以125 种含水二元共沸物为研究对象,利用定量结构-性质关系分别构建可以高精度预测含水二元共沸物共沸温度及组成的QSPR 模型,以获取常压下该类共沸物的共沸特性数据;同时,也可为其他特殊种类二元共沸物共沸数据的预测提供参考和思路。……