热力学课程报告

1、课程编号#: S01Q2014年秋季学期高等热力学课程报告Shakeel F., Bhat M. A., Haq N., et al. Measurement, Correlation and Thermodynamics of Solubility of Metronidazole in 2-(2-ethoxyethoxy)ethanol + Water Cosolvent Mixtures at (298.15 to 333.15) KJ, Journal of Molecular Liquids,2014, 200(2014): 398-403/甲硝唑在(298.15 to 333.15

2、) K 时在二乙二醇单乙醚和水的共溶剂混合物中溶解度的测量、相关性及热力学研究Xia F, Tian J. Study on dyeing properties of wool fabric under low temperatureC/The 2010 International Conference on Information Technology andScientific Management, Scientific Research Publishing, Wuhan. 2010./ 低温下的羊毛 织物染色性能的研究Measurement, Correlation and Ther

3、modynamics of Solubilityof Metronidazole in 2-(2-ethoxyethoxy)ethanol + WaterCosolvent Mixtures at (298.15 to 333.15) KFaiyaz Shakeel a，b,*, Nazrul Haq a，b, Fars K. Alanazi b，c, Ibrahim A. Alsarra a，ba Center of Excellence in Biotechnology Research, College of Science, KingSaud University, P.O. Box

4、2460, Riyadh 11451, Saudi Arabiab Department of Pharmaceutics, College of Pharmacy, King Saud University,P.O. Box 2457, Riyadh 11451, Saudi Arabiac Kayyali Chair for Pharmaceutical Industry, Department of Pharmaceutics,College of Pharmacy, King Saud University, P.O. Box 2457, Riyadh 11451,Saudi Arab

5、ia问题描述甲硝唑的IUPAC命名为是2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇（分子式C6H9N3O3； 摩尔质量171.15gmol-1, CAS注册号443-48-1 ）。它是一个功能强大的抗原生动物 药和抗菌剂，临床上在阿米巴结肠炎，贾第虫病和毛滴虫病的治疗是有效。它是 一种微溶药物在水（平衡溶解度为10mgmL-1的在20C和10.5 mg-mL-1在25 C 下），这是甲硝唑配方开发的主要障碍。药物的热力学参数焓和熵表明重要的热 性能，可用于药物的热特性化。这些热参数也被用来表征药物的结品或非结品性 质及溶解度和溶解速度。一些共溶剂如乙醇，二甲基乙酰胺，丙二醇和丙酮缩甘 油已被用于提高甲硝唑

6、的水溶性。共溶剂技术是水溶液中药物增溶和稳定的无错 技术。共溶剂混合物中的水难溶性化合物的溶解度数据（存在温度依赖性），在 医药，化工等行业的广泛应用使得其具有显著的重要性。乙醇，丙二醇和聚乙二 醇-400常用于水难溶性化合物的配方开发和增溶作用的共溶剂。最近二乙二醇单 乙醚也被研究作为乙醇，丙二醇和聚乙二醇-400在各种水难溶性药物，如对乙酰 氨基酚，双氯芬酸钠，格列本脲，利培酮，他达拉非，缩氨基硫脲和异烟肼类似 物中增溶作用的高效和替代共溶剂。甲硝唑在二乙二醇单乙醚和水的共溶剂混合 物中温度依赖性的溶解度数据还没未见报道。因此，本研究的目的是要使用摇瓶 方法在不同的二乙二醇单乙醚和水的共溶

7、剂混合物中研究甲硝唑的温度依赖性 溶解度数据（从2981.5K至333.15K）。文章采用的数理模型/实验方法材料：研究中使用的甲硝唑（质量分数纯度0.992）得自Sigma Aldrich公司 （圣路易斯，密苏里州）。卡必醇IUPAC名：二乙二醇单乙醚和质量分数纯 度0.999，样品从Gattefosse购买（法国里昂），蒸馏水从蒸馏装置收集。甲硝唑溶解度测量：甲硝唑在不同二乙二醇单乙醚（质量分数m=0.0-1.0） 和水的共溶剂混合物中的溶解度，由摇瓶法在常压和温度范围298.15-333.15K 内测量。过量甲硝唑在10ml容量瓶中加入5g溶于各共溶剂混合物。每个固-液 混合物，然后保持

8、在恒温摇床水浴，以100rpm时的振荡速度保持72小时。72 小时后，所有的固-液混合物从摇床水浴中取出，并在2小时内每个烧瓶底部使 其沉降药物颗粒。药物颗粒完全沉淀后，取每个样品的上清液，稀释，并使用紫 外可见分光光度计（SP1900，西门子，德国）在320纳米波长下进行甲硝唑的量 化。分光光度法观测（2至20）四gg-1，相关系数0.999的线性浓度范围，在温 度（T）的标准不确定度为0.20K。甲硝唑溶解度的相对标准不确定度u（xe）被 记录为0.94%。甲硝唑实验摩尔分数溶解度（xe），按照文献计算。 6实验溶解度与Apelblat方程的相关性：Apelblat方程用于将甲硝唑的实验溶

9、 解度与计算值相关联，并研究温度对甲硝唑摩尔分数溶解度的影响。根据Apelblat方程，甲硝唑的摩尔分数溶解度可以用公式来表达：ln x = A + B/T + Cln（T）。其中，x和T分别代表甲硝唑的计算溶解度和绝对温度（K）。参数A，B和C是 经验常数（Apelblat参数），它是由多元回归分析确定。甲硝哩的溶解度与Yalkowsky模型的相关性：Yalkowsky对数-线性模型用 来将甲硝唑实验溶解度与计算值关联，并评价共溶剂的混合物对摩尔分数溶解度 的影响。对于Yalkowsky模型，甲硝唑的摩尔分数溶解度可以用公式来计算：logS = m logS + m log5。其中，S甲硝唑

10、在二乙二醇单乙醚和水的共溶剂混 m 1122m合物中的摩尔分数溶解度；S1和S2分别代表硝唑在均匀二乙二醇单乙醚和水中 的摩尔分数溶解度；m和m2分别代表二乙二醇单乙醚和水的质量分数（无甲硝 唑）；xe与Sm相关联，并计算出根的百分数均方偏差。甲硝唑溶解的热力学参数：甲硝唑的热力学参数在不同二乙二醇单乙醚和水 的共溶剂混合物中的增溶和溶解热力学包括溶解焓，吉布斯自由能和溶解熵。甲 （alnxNH 0硝唑的溶解焓值根据范特霍夫分析确定，侦：如）J =_T。其中，R是 hm p通用气体常数和Thm代表平均谐波温度（315.23 K）。主要结论该研究使用摇瓶方法研究抗原生动物药甲硝唑的摩尔分数溶解度

11、在各种二 乙二醇单乙醚和水的共溶剂混合物中的摩尔分数溶解度从298.15-333.15K。甲硝 唑的溶解度发现随共溶剂混合物中二乙二醇单乙醚的温度和质量分数增加的增 加。甲硝唑的实验溶解度数据表明与Apelblat方程和Yalkowsky模型有很好的相关 性，相关系数的范围为0.994-0.999。溶解热力学研究表明甲硝唑在所有共溶剂混 合物表示吸热和自发溶解。根据这项研究的溶解度数据，甲硝唑被认为是可溶于 纯净的二乙二醇单乙醚和略溶于纯水。研究结果表明二乙二醇单乙醚可作为甲硝 唑配方开发的一个生理上相容的共溶剂。个人对文章的评价和后续工作构思本文最大的贡献就是详细探究了甲硝唑的摩尔分数溶解度

12、在各种二乙二醇 单乙醚和水的共溶剂混合物中的摩尔分数溶解度从298.15-333.15K。文章思路清 晰，简洁明了，理论结合实际，对将对制药/化工行业在药物提纯，溶解研究， 处方前研究和甲硝唑的配方开发有益的。后续工作可能思考二乙二醇单乙醚和水 的共溶剂混合物对于其他物质溶解度的影响，和不同共溶剂混合物之间的对比研 究。Study on Dyeing Properties of Wool Fabric under LowTempertatureFengrong Xia, Junying TianSchool of Textile, Tianjin Polytechnic University,

13、 Tianjin 300160, China问题描述羊毛是纺织工业最重要的纤维通常用于生产高档服装，由于其特殊的丰满性 能，弹性手感，保暖性和舒适性。羊毛织物传统的染色的长时间的沸腾温度是严 格控制，这可以产生不利的力学性能影响，影响梳理，精梳，纺纱，织布操作。 羊毛纤维通常在高温下染色很长一段时间，因为茂密的规模结构和疏水性的脂质 层覆盖在羊毛纤维表面上。它不仅浪费资源，但也使得羊毛发黄和强度下降。为 了节约能源，提高羊毛的质量，染色温度应尽可能低，最好保留了原有的方式。 此研究工作包括在低温下活性染料染色羊毛使用低温辅助，在同一时间，对活性 染料染色的羊毛织物的皂洗牢度和摩擦牢度的测量和评

14、估，最后，对加入少量助 剂的活性染料的染色热力学和动力学测量，计算和模拟分析，以确定最佳的羊毛 织物的染色工艺。文章采用的数理模型/实验方法材料:纯羊毛针织面料（26tex）由中国内蒙古鄂尔多斯提供;活性黄4G由亨斯迈 提供。染色工艺：常温染色处方：2%活性黄4G（owf），2%硫酸铵（owf），浴比1:50且酸 度由乙酸调节至pH为4-4.5；低温染色处方：2%活性黄4G （owf），1%米色组，2%硫酸铵（owf），浴 比1:50且浴液的酸度用冰醋酸调节pH值至4-4.5。染色动力学的研究：羊毛的重量是0.2g，浴比1000:1，准备14组染浴（1#14 #），用2.5ml的的标准化0.4

15、g/L染料溶液，加入染色助剂，加蒸馏水至200ml。 测量蒸馏水线容量，摇均匀后在最大的波长，分别测试吸水性。染色时间（1# 14# ）是 1,3,5,7,10,12,15,20,30,45,60,75,90,120 分钟，染浴温度分别是 80。和 100 C，染色吸收率是在不同温度下获取。最后测试的吸光度，绘制上染率曲线， 并计算扩散系数。染色热力学研究：将标准的镀铭后处理液（0.4g/L）取1,2,3,4,5,6,7,8,9,10毫升分 别倒入烧杯中。将染料溶液倒入染浴中升高温度至60C，然后以2C/min的速度 分别加温到70C和90C。然后将染色羊毛样品从染浴中拿出，用温水和冷水彻底

16、洗涤，挤压，并在室温下干燥。最后测试的吸光度，绘制吸附曲线，计算染色亲 和力和染色熵。主要结论在染色动力学研究中，前10分钟的染料吸收率是非常快，然后达到平稳。最 终的染料吸收率是在80。到100*间，然而，初始上染率，在80虾比100C以 上更好，因此低温下也是可行的；达到平衡所需的时间在更高的染色温度总是更 短,值得注意的是，在较高温度下的早期阶段，纤维中含有更多的染料，但在后 一阶段染色染料变少。因此，在100。下的半染时间小于80C。这意味着较短的染 色时间以达到平衡；扩散系数在80C和 100C是一样好，随着时间增加扩散系数变 化的基本趋势逐渐减少，并在前10分钟大大降低，这也解释了

17、主要集中在前10 分钟的染色过程。在染色动力学研究中，处理羊毛的吸附平衡在90CT比70。以子，羊毛纤维在 高温下具有很强的吸附性。由于规模结构，染色温度的增加会导致染色率增加。 同时，染料对纤维和染浴都具有亲和性，驱动力变得使染料更迅速地从染浴中到 纤维上，当温度升高时亲和力会有所下降。随着染色熵的增加，染色取向度将变 得更高，同时纤维吸附的可能性变得更小。牢度在高温和低温下没有明显差异， 考虑到环境问题和羊毛在沸液中的拉伸强度的下降，染色温度低是对我们更有利 的。该研究发现染色动力学染色可以成功地用于纤维的摄取率和通过使用少量 助剂在染液和纤维的分布趋势，评估染色样品的特性后发现低温相当的不错，色