Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесийНИР

Thermodynamics of water-salt systems: from high accuracy models to software implementation of equilibrium calculations

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 20 апреля 2023 г.-31 декабря 2023 г. Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий
Результаты этапа: В результате проведенных исследований: (1) впервые с использованием комплекса экспериментальных методов химической термодинамики (статический вариант метода давления насыщенного пара, метод точки росы, калориметрия растворения, эбуллиоскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия и термогравиметрия) получен набор термодинамических свойств стехиометрических соединений и фаз переменного состава в бинарных, тройных и четверных (взаимных) системах: определены стандартные энтальпии образования NaH2PO4·2H2O, К2HPO4·3H2О, NaCH3SO2O, Ca(CH3SO2O)2, Mg(CH3SO2O)2·2H2O при 298.15 К; активности воды a(H2O) в растворах метансульфонатов калия и лития, а также в водных растворах Me(CH3SO2O)2 (Me = Ca, Mg); растворимости солей и температуры плавления льда в системах H2O-LiCH3SO2O и H2O-KCH3SO2O; измерены температуры кипения растворов во взаимных системах K+, Na+// NO3-, Cl- - H2O и K+, Na+, H+ // PO43-, Cl- – H2O (последняя система изначально была запланирована на 2-й год проекта); (2) полученные экспериментальные данные совместно с наиболее надежными литературными данными использованы для параметризации и верификации моделей в рамках формализма Питцера; в рамках 1-го этапа выполнения проекта получены и введены в базу данных разрабатываемого программного комплекса верифицированные параметры межчастичных взаимодействий Na+, K+, Cl-, NO3-, H2PO4-, HPO42-, PO43-, CH3SO2O−, позволяющие описать свойства фаз и фазовые равновесия в более широком интервале температур и составов по сравнению с моделями, предложенными на настоящий момент. Для метансульфонат-иона впервые оценены параметры взаимодействия с ионами Li+, позволяющие описывать свойства растворов и фазовые равновесия при температурах, отличных от комнатной; (3) проведена верификация новых подходов к построению уравнения состояния бесконечно разбавленных растворов и растворов, содержащих ионные пары. В новой форме УС бесконечно разбавленных растворов содержит только одну эмпирическую константу, не считая энергии взаимодействия частиц воды, для расчета которой предложено использовать значение энергии дисперсных взаимодействий H2O в рамках PC-SAFT, с последующей регрессией по данным о растворимости воды в алканах. Предложенное уравнение в общем виде удовлетворяет предельным уравнениям – при бесконечном разведении и при максимальной плотности. Несмотря на упрощение выражения, модель сохраняет прежнюю точность описания, что было подтверждено расчётами для водных растворов аргона; (4) предложенное уравнение состояния бесконечно разбавленного раствора протестировано на примере всей линейки инертных газов; по результатам расчетов можно сделать вывод, что модифицированная модель воспроизводит данные с точностью эксперимента и при этом не содержит физически необоснованных варьируемых параметров; (5) разработана общая структура программного комплекса и сформулирован набор требований к формату представления свойств фаз в базе данных водно-солевых систем, в ядро программного комплекса включены модели Питцера и Питцера-Симонсона (для растворов электролитов), модели Воронина и CALPHAD 3-го поколения (для описания температурной зависимости термодинамических свойств стехиометрических кристаллических фаз) с возможностью решения прямой и обратной задач, разработан предварительный вариант пользовательского интерфейса ПК.
2 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий
Результаты этапа:
2 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Термодинамика водно-солевых систем: от моделей высокой точности до программной реализации расчетов равновесий
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".