对苯二甲酸对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸一水体系中溶解度的测定与关联

1、对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸一水体系中溶解度的测定与关联对苯二甲酸、对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸一水体系中溶解度的测定与关联第 34 卷第 1 期南京工业大学 ( 自然科学版年 1 月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(NaturalScienceEdition)Jan.2012对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸一水体系中溶解度的测定与关联张存吉 , 万辉 , 管国锋( 南京工业大学化学化工学院, 江苏南京 210009)摘要 : 用平衡法测定了 318.15 383.15K 对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛

2、在醋酸水溶液 ( 醋酸 )=94%)中的溶解度 . 结果表明 : 实验范围内 3 种溶质在溶剂中的溶解度均随温度升高而增大 ; 溶解度由大到小的顺序为对甲基苯甲酸 , 对羧基苯甲醛 , 对苯二甲酸 ; 用肌方程和经验方程对溶解度数据进行关联 , 得到了相应的模型参数 , 模型计算值和实验值相对偏差均小于 5%,平均绝对相对偏差均小于 3%. 关键词 : 对苯二甲酸 ; 对甲基苯甲酸 ; 对羧基苯甲醛 ; 溶解度 ; 肌方程 ; 经验方程 中图分类号 :0645.12 文献标志码 :A 文章编号 :1671 7627(2012)01 012604 Measurementandcorrelatio

3、nofsolubilityofterephthalicacid,P-toluicacidand4-carb0xybenzaldehydeinaqueousaceticacidsolutionZHANGCunji,WANHui,GUANGuofeng(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Thesaturationsolubilityofterephthalicacid,Ptoluicacidand4-carboxybenzaldehy

4、deinaqueOUSaceticacidsolution(W(ac)=94%)wasdeterminedat323.01,wasfoundthat,solubilityofallthesolutesincreasedwiththeincreaseoftemperature,andthesolubilityofthesolutesrankedintheorderofp-toluicacid,4-carboxybenzaldehydeandterephthalicacid.Then,Aequationandempiricalequationwereusedforcorrelationandcal

5、culationofthesolubilitydata.Thecalcu lateddatawereinagreementwithofexperimentaldataforrelativeerrorlessthan5%andaverageabso-luterelativeerrorlessthan3%.Keywords:terephthalicacid;p-toluicacid;4-carboxybenzaldehyde;solubility;Aequation;empiricalequation精对苯二甲酸 (PTA) 是生产聚酯的重要原料之一.PTA 的生产以对二甲苯 (PX) 和空气为原

6、料 , 醋酸为溶剂 , 醋酸钻 , 醋酸锰为催化剂 .PX 氧化产物除了对苯二甲酸 , 还有杂质对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛等 . 在生产过程中 , 为了对粗产品的结晶和过滤过程进行调节和控制, 需要对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸质量分数为94%的醋酸水溶液中的溶解度数据.王勤波等 ?测定了 403.15,543.15K,PTA在醋酸质量分数分别为60%,70%,80%,90%和100%的醋酸水溶液中的溶解度; 韩南银等测定了 293.15,373.15K,PTA 在醋酸质量分数分别为0,40%,60%,80%和 100%的醋酸水溶液中的溶解度 ; 李殿卿等测定了 296.25

7、,370.35K, 对甲基苯甲酸在醋酸中的溶解度 ; 李静等 ,? 贝 4 定了 353.15 453.15K,FFA 在对二甲苯氧化反应液 ( 含 收稿日期 :2010,12 30作者简介 : 张存吉 (1985 一), 男 , 硕士生 , 江苏常州人 , 主要研究方向为传质与分离 ; 管国锋 ( 联系人 ), 教授第 1 期张存吉等 : 对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸一水体系中溶解度的测定与关联127原料 , 催化剂 , 溶剂 , 助剂等 ) 中的溶解度 . 上述研究主要测定了 PTA在醋酸一水体系中的溶解度数据 , 而对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在本文研究体系中的溶解度数

8、据报道很少 .本文拟测定 323.01,382.51K, 对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸质量分数为 94%的醋酸水溶液中的溶解度数据 , 并用 A 方程 和经验方程对实验数据进行关联 , 得到相应的模型 参数 , 为粗对苯二甲酸产品的结晶和过滤操作提供 基础数据 .1 实验1.1 原料对苯二甲酸 , 纯度 ?99.6%, 扬子石化化工 厂 ; 对甲基苯甲酸 , 纯度 ?99%,江苏省磐希化工 有限公司 ; 对羧基苯甲醛 , 纯度 ?99%,上海海曲 化工有限公司 ;NaCI, 分析纯 , 汕头市西陇化工厂 ; 冰醋酸 , 分析纯 , 上海申博化工有限公司 ; 溶液用 蒸馏水配

9、制 .1.2 溶解度测定用平衡法 ' 钡 4 定物质溶解度 , 集热式恒温磁力加 热搅拌器控制体系温度 : 首先使待 i 贝 0 定物质充分溶 解于固定溶剂体系中 , 再静置饱和溶液 , 恒温取上层饱和清液试样 , 最后分析试样组成 , 计算溶解度 .1.3 实验装置校核本文测定了 290.15,365.15KNaC1 在纯水中溶解度数据 , 结果如图 1 所示 . 由图 1 可见 : 该实验方法测定的溶解度数据与文献6 的值基本一致 ,说明该实验装置和分析方法准确可靠.温度图 1NaCI 在水中的溶解度实验值与文献值比较Fig.1Comparisonbetweenexperiment

10、aldataandliteraturedataofsolubilityofsodiumchlorideinwater 2溶解度数据测定了323.01,382.51K,对苯二甲酸, 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸水溶液(w( 醋酸 )=94%)中的溶解度 , 结果如表 1 一表 3 所示 .表 1 一表 3 中所有数据为 3 次测定实验平均值 , 平行实验相对偏差 <5%.表 1 对苯二甲酸在 94%醋酸水溶液中的溶解度Table1Solubilityofterephthalicacidinaqueousaceticacidsolution128 南京工业大学 ( 自然科学版 )

11、 第 34 卷表 2 对甲基苯甲酸在 94%醋酸水溶液中的溶解度Table2SolubiHtyofp?toluicacidinaqueousaceticacidsolution表 3 对羧基苯甲醛在 94%醋酸水溶液中的溶解度Table3Solubilityof4-carboxybenzaldehydeinaqueousaceticacidsolution从表 1 一表 3 可以看出在 94%醋酸水溶液中的溶解度 , 由大到小的顺序为对甲基苯甲酸, 对羧基苯甲醛 , 对苯二甲酸 .3 数据关联与讨论3.1lh方程关联肌方程形式为In1+A)=A(1 一 1)A 方程模型关联所需参数如表4 所示

12、 .表 4 溶质的熔点 .Table4Meltingtemperatureofsolutes溶质 Tm/K对苯二甲酸对甲基苯甲酸对羧基苯甲醛702.2455.1522.8A 方程对实验数据的关联结果见表1 一表 3.第 1 期张存吉等 : 对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在醋酸水体系中溶解度的测定与关联129方程参数及方程计算值与实验值的平均绝对相对偏差见表 5.表 53 种溶质的肋方程关联模型参数及偏差Table5ParametersintheAhequationanddeviationsfordifferentsolutes从关联结果可以看出 , 使用方程对实验数据进行关联 ,

13、对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛等 3 种溶质的最大绝对相对偏差为 :4.21%, 4.68% 和 4.73%, 平均绝对相对偏差为1.04%, 1.71% 和 2.53%,方程的计算值与实验值吻合良好.3.2 经验方程关联Apelblat等 l_9 依据 Clausius Clapeyron 方程 , 并 假定溶液的焓变为温度的线性函数推导出溶解度经验方程 :ln=+ 争+cln经验方程对实验数据的关联结果见表 1 一表 3. 方程参数及方程计算值与实验值的平均绝对相对偏 差见表 6. 从关联结果可以看出 , 使用经验方程对 实验数据进行关联 , 对苯二甲酸 , 对甲基苯甲酸和对

14、羧基苯甲醛等 3 种溶质最大绝对相对偏差为 : 2.11%,4.31% 和 4.32%, 平均绝对相对偏差为 0.90%,1.76% 和 2.00%, 拟合精度较高 .表 63 种溶质的经验方程关联模型参数及偏差Table6Parametersintheempiricalequationanddeviationsfordifferentsolutes溶质经验方程参数AC平均绝对相对偏差 /%4 结论1) 用平衡法测定了 323.O1,382.51K 对苯二 甲酸 , 对甲基苯甲酸和对羧基苯甲醛在特定溶剂体 系中的溶解度 , 且其由大 Nflqf, 序为对甲基苯甲酸 , 对羧基苯甲醛 , 对苯二

15、甲酸 .2) 分别采用 A 方程和经验多项式方程对测得 的溶解度数据进行关联 , 得到了相应的模型参数 . 用 2 种模型对体系溶解度估算 , 计算值和实验值的 最大相对偏差均小于 5%,平均绝对相对偏差均小 于 3%.符号说明 :A,B,C 经验模型参数h 与单位溶质熔化焓相关的物理量溶液温度 ,K溶质的熔点 ,K饱和溶液中溶质的摩尔分数实验值. 计算值A 溶质分子的平均大小参考文献 :1 王勤波 , 徐海波 , 李希 . 对苯二甲酸溶解度的测定与关联 J.浙江大学 : 工学版 ,2005,39(9):14181422.2RajeevM.Crystallizationfromsolution

16、:methodsforthestudyofsolubility,kineticsandphasetransferD.NewYork:PolytechnicUniversity,2001.3 韩南银 , 王利生 , 孙长字 , 等. 对苯二甲酸在水和醋酸体系中相平衡测定和关联 J. 化学工程 ,2000,28(2):55 58.4 李殿卿 , 刘大壮 , 王福安 . 对甲基苯甲酸溶解度的测定与关联J.化工 ,2001,52(6):541 543.5 李静 , 马海洪 , 丁海兵 . 对苯二甲酸在反应液中溶解度的测定J.聚酯工业 ,2006,19(2):25 27.6 刘光启 , 马连湘 , 刘杰 . 化学化工物性数据手册 M. 北京 : 化学工业出版社 ,2002:476.7BuehowsH,KsiazezakA,PletrzykS.SolventactivityalongasaturationlineandsolubilityofhydrogenbondingsolidsJ.JPhyChem,1980,84:975 979.8LiDianqing,LiuJiangchu,LiuDazhuang,eta1.Solubilitiesofterephthalaldehydic,Ptoluic,