摘要

在298.15 K 下, 用振動管密度計在全濃度范圍內(nèi)測量了二甲亞砜分別與鄰二甲苯、 間二甲苯、 對二甲苯構成的3 個二元液體混合物的密度且計算出過量摩爾體積 VE;并用懸滴法測量了此3 個二元液體混合物的表面張力, 且計算了這3 個體系的表面張力偏差值。其中, 3 個二元混合物 VE和表面張力偏差值均為負值, 在極小值處。

通過測定二元體系的過量體積和表面張力數(shù)據(jù)可以了解分子間相互作用力的情況。本文測定了二甲亞砜分別與鄰二甲苯、 間二甲苯和對二甲苯3 個二元混合物的過量體積與表面張力, 探討它們之間作用力的差異性, 由此可為高效分離混合二甲苯技術的研究提供參考。之前曾報道了鄰二甲苯、間二甲苯、 對二甲苯 +醇類 (異丙醇、 叔丁醇、 乙醇)[ 1,2], 鄰二甲苯、 間二甲苯、 對二甲苯 +酮類(丙酮、二丁酮)[ 3], 鄰二甲苯、 間二甲苯、對二甲苯+醚類 (異丙醚、 叔丁基甲醚)[4]。

1 實驗部分

1.1 試劑

二甲亞砜:天津市大茂化學試劑廠, AR ;鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯為CP , 經(jīng)精密精餾柱精餾, 取中間餾分。經(jīng)PE Auto system XL 氣相色譜分析, 二甲亞砜、 鄰二甲苯、間二甲苯和對二甲苯的 純 度 (w )分 別 為 99.80 %、 99.99 %、99.85 %、 99.52 %。所有試劑均用0.4 nm 分子篩干燥脫水并存放于干燥器中備用。各試劑在298.15 K的密度用 Anton Paar DMA4500 型振動管密度計測定;表面張力用Data Physics 公司的OCA20 接觸角表面張力儀測量。其結果與文獻值同列于表1 。

1.2 實驗方法

二元液體混合物的摩爾分數(shù)濃度用稱量法配制, 電子天平稱準至0.000 1 g 。二甲亞砜與鄰二甲苯、間二甲苯、 對二甲苯共3 個二元液體混合物在298.15 K 的過量體積用

Anton Paar DMA4500 型振動管密度計測定[8], 儀器內(nèi)置恒溫精度為±0.01 K 。每次測定前用干燥空氣和二次蒸餾水對密度計進行校正, 精確至 1 ×10-5g·cm-3, 誤差為±5 ×10-5g·cm-3。空氣與水的密度測定值, 在298.15 K 時分別為 0.001 19 g·cm-3(0.001 184 3 g·cm-3 [9]), 0.997 05 g·cm-3(0.997 044g·cm-3 [ 9])。表面張力用Data Physics 公司的OCA20 接觸角表面張力儀測量。該儀器配備 CCD 攝像頭和計算機圖像采集處理軟件, 專用恒溫裝置;采用懸滴法測量液體的表面張力, 測量精度為 ±0.05 mN ·m-1, 恒溫精度為±0.1 °C。其計算表面張力的公式如下:

σ=gΔρde2H-1(1)

式中, g 為重力加速度, Δρ為被測液體與環(huán)境的密度差, de 為液滴的最大直徑, H 是與儀器有關的校正因子。

2 結果和討論

二元液體混合物的過量摩爾體積 VE (cm3·mol-1)[ 11]

VE=(x1M1+x2M2)ρ-1-x1M1ρ1-1-x2M2ρ2-1

(2)

表面張力偏差值 δσ (mN·m-1)[11]

δσ=σ-x1 σ1 -x2 σ2

(3)

VE與摩爾分數(shù) x 的數(shù)據(jù), 用Redlich_Kister 方程擬合[12]

VE=x(1 -x)∑i=0kAi (2x -1)i

(4)

式 (2)、 (3)、 (4)中, x1、 x2分別為組分1 和2的摩爾分數(shù), M1、 M2分別為組分1 和2 的摩爾質(zhì)量, ρ1、 ρ2為純組分1 和2 的密度, ρ為溶液的密度, Ai為方程 (4)的擬合系數(shù)。標準偏差 SVE(cm3·mol-1)[ 13]

SVE=[∑(VEexp-VEcal)2(nexp -n)-1]1/2

(5)

式中, VEexp 是實驗值, VEcal 是由方程 (4)計算出來的擬合值, nexp是取點數(shù)目, n 是方程擬合系數(shù)的數(shù)目。各混合物的密度 ρ、 過量體積 VE的實驗值列于表2 , 擬合系數(shù)列于表3 ;表面張力 σ、 表面張力偏差 δσ的實驗值列于表 4 ;圖 1 、 2 分別為298.15 K 時各體系的 VE-x , δσ-x 的實驗值及擬合得到的光滑曲線。