[科普中國]-多元電解質(zhì)

簡介

多元電解質(zhì)是一種用電解法生產(chǎn)鋁硅鈦多元合金，它屬于有色金屬及其合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。它是采用電解法直接從原料（含鋁礦物）中生產(chǎn)出鋁硅鈦多元合金，原料的組成是氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鐵和稀有元素氧化物。將以上原料用電解槽在冰晶石體系電解質(zhì)中直接電解生產(chǎn)鋁硅鈦多元合金，電解質(zhì)的組成為冰晶石、氟化鋰、氟化鈣、氟化鎂和氯化鈉。該工藝大大簡化了生產(chǎn)流程，降低能耗和生產(chǎn)成本，縮短基建投資和建設(shè)周期1。

多元電解質(zhì)溶液表面張力的預(yù)測建立溶液理論的目的之一是利用二元系數(shù)據(jù)預(yù)測多元系數(shù)據(jù)，同時盡可能減少使用與多元交互作用參數(shù)有關(guān)的額外信息。顯然，經(jīng)典理想溶液理論中不涉及任何“額外”信息，但只有在無限稀釋時或由相似組分(同位素等)形成的溶液才是理想溶液，因此經(jīng)典理想溶液理論不能對實際體系進(jìn)行預(yù)測。

另一方而，多元復(fù)雜溶液的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和傳遞性質(zhì)數(shù)據(jù)對化學(xué)、化工、分離工程(結(jié)晶、蒸發(fā)、脫鹽等)、廢水處理、污染控制、采油等都十分重要。二元系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和傳遞性質(zhì)數(shù)據(jù)，但多元系的數(shù)據(jù)較為或十分稀缺。特別是，遇到的溶液幾乎全為多元復(fù)雜溶液。因此，建立溶液理論由二元系數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測多元復(fù)雜溶液的數(shù)據(jù)十分重要。沒有誘發(fā)新的絡(luò)合效應(yīng)、離子強(qiáng)度相等的混合過程是理想混合過程。顯然，它們對理想溶液的處理方式與經(jīng)典理想溶液不盡相同。這種差別不僅使它們對熱力學(xué)性質(zhì)的預(yù)測結(jié)果總體上有待改進(jìn)，而且使它們在推廣到傳遞性質(zhì)時遇到許多困難2。

多元電解質(zhì)優(yōu)勢1.同時適用于多元電解質(zhì)溶液、多元非電解質(zhì)溶液、多元電解質(zhì)和非電解質(zhì)溶液、水溶性聚合物溶液。

2.當(dāng)絡(luò)合現(xiàn)象很顯著時，通過等壓數(shù)據(jù)的校正即可由二元數(shù)據(jù)預(yù)測多元系數(shù)據(jù)(鑒于絡(luò)合效應(yīng)將導(dǎo)致多元系的電導(dǎo)率顯著偏離一般行為，進(jìn)而很難單純由二元系數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測多元系數(shù)據(jù)，等壓數(shù)據(jù)的成功利用一方而表明半理想溶液理論抓住了問題的主要矛盾，另一方而表明新理論在充分利用文獻(xiàn)信息的能力方而具有較獨特的優(yōu)勢。

3.從活度的物理意義可知，新理論的過程更符合理想混合過程，而導(dǎo)出的一系列新方程確實也是描述經(jīng)典理想溶液的理想線性方程3。

多元電解質(zhì)新型預(yù)測方法在新理論的基礎(chǔ)上建立了一系列新型預(yù)測方法，包括熱力學(xué)性質(zhì)(等壓濃度和溶解度、化學(xué)位、水活度、溶質(zhì)活度系數(shù)、混合自由能、混合熵、混合焓、比熱、混合體積、密度)和傳遞性質(zhì)(勃度、電導(dǎo)率產(chǎn)。經(jīng)與實驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)比較，結(jié)果表明這些方程的預(yù)測精度很高。多元系的表而張力數(shù)據(jù)十分重要，比如，就吸收制冷體系和熱泵體系而言，水溶液的表而張力對揭示工作流體的傳熱和傳質(zhì)機(jī)理和實際過程優(yōu)化都至關(guān)重要。

然而，對于多元系表而張力數(shù)據(jù)的報道依然較少，可直接由二元系數(shù)據(jù)預(yù)測多元系的表而張力數(shù)據(jù)，同時適用于含不同類型溶質(zhì)體系的方程也很少。因此，在半理想溶液理論的基礎(chǔ)上，研究建立含不同類型溶質(zhì)的復(fù)雜溶液的表而張力預(yù)測方程具有十分重要的意義3。