2024年3月4日发(作者：苑鸿熙)
第４３卷第５期 ２０１５年３月 广州化工 Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．５ Ｍａｒ．２０１５ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 基于 Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 平台的固体溶解度模拟计算 霍月洋 （聊城大学东昌学院化学与生物系，山东 聊城２５２０００） 摘 要ｉ采用化工流程模拟软件Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ建立固体物质溶解度的计算模型，并利用灵敏度分析功能研究不同温度下的固 体溶解度。以计算不同温度下ＫＮＯ，和ＮａＣ１在水中的溶解度为例说明了计算过程，模拟计算结果与文献数据的最大偏差分别 １．６５％和１．１２％，平均相对偏差分别为０．８１％和０．６９％，吻合良好。研究结果表明本文建立的固体物质的溶解度计算方法是可行 的，可为工业生产提供可靠的数据。 关键词：溶解度；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；灵敏度分析 中图分类号：ＴＱＯ１５．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１５）０５－０１２３－０３ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ ＨＵＯ Ｙｕｅ一 ｏｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｃｈａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ ２５２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｓｐｅｎ ｐｌｕｓ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｅｘｅｃｕｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｄａｔａ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ＫＮＯ ａｎｄ ＮａＣ１ ｗｅｒｅ ｃａｒｉｒｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｗａｓ １．６５％ａｎｄ １．１２％．ａｖｅｒａｇｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ０．８ ｌ％ａｎｄ ０．６９％．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｄａｔａ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ 溶解度…是固体物质的一个重要属性，是化工分离的基 础。溶解度受温度的影响，物性手册通常只能查到某些特定温 度下的溶解度，而化学生产往往需要物质某一温度下的溶解度 数据，这就需要对溶解度进行测定或者理论计算。 胡程耀等 对常用固体溶解度的测定方法做了详细介绍； １ Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ模拟流程 固体物质的溶解度是指在一定的温度和压力下，物质在 韦小杰等 设计了一套激光监视和计算机在线数据采集的固一 液溶解度测定装置，选取ＫＣ１一Ｈ：Ｏ体系进行可靠性检验，实验 数据与文献值吻合较好。除了实验测定的方法，一些学者还设 计了溶解度的各种计算方法。张晨等 测定邻苯二甲酸酐水中 的溶解度数据，并用简化方程、Ａｐｅｌｂｌａｔ方程及Ｗｉｌｓｏｎ方程进 行关联，相对误差较小，基本满足工程需要。杨中凯等 利用 １００ ｇ溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量。固体物质的溶解 度明显受温度的影响，基本不受压力的影响。大多数固体物质 的溶解度随温度的升高而增大。 在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件中选择物流混合器Ｍｉｘｅｒ单元操作模型 作为固体物质与溶剂溶解的设备。Ｍｉｘｅｒ模型可以把多股物流 汇合成一股物流，因此入口要求至少有两股物料流，而出口则 为一股物料流。当混合物流时，可以规定出口的压力或者压 降；另外，考虑温度对溶解度的影响，引入换热器模型Ｈｅａｔｅｒ 进行灵敏度分析，计算出不同温度下固体物质的溶解度。 Ｈｅａｔｅｒ模型可以作为加热器、冷却器或者冷凝器，入口要求至 ＭＡＴＬＡＢ建立了固体萘在超临界流体中的溶解度模型，在一定 范围内获得了较高精度。 近些年，化工模拟技术得到了越来越广泛的应用。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件 提供了完备的物性数据、齐全的单元操作模型、 严格的热力学模型和先进的计算方法，可完成各种类型的流程 模拟。本文选择合适的Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ单元操作模型建立模拟流 程，采用灵敏度分析Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功能获得不同温度下的溶解度 少有一股物料流，出口是一股物料流。当物流含有固体物流或 者计算电解质的化学性质时，Ｈｅａｔｅｒ模型可以模拟计算固体的 相态。固体物质的溶解度基本不受压力的影响，无需计算不同 压力下固体物质的溶解度，因此不再添加压力变送设备，计算 流程如图１所示。 数据，与文献值比较验证结果的准确性，进而为固体溶解度的 计算提供一种简便、迅速、切实可行的方法。 作者简介：霍月洋（１９８６一），男，硕士学位，主要从事化工过程的模拟及优化。
１２４ 广州化工 ２０１５年３月 从表１中可以看出ＫＮＯ 溶解度的模拟计算结果与文献值 的最大相对偏差为１．６５％，平均相对偏差为０．８１％，吻合较 好；从图２可以看出两条溶解度曲线基本重合，计算值与文献 图１ 固体溶解度计算流程图 Ｆｉｇ．１ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ 值吻合良好，说明本文建立的固体溶解度计算方法是可靠的。 同样方法计算ＮａＣ１在不同温度下的溶解度，计算值与文 献值 比较如表２和图３所示。 表２ ＮａＣ１溶解度计算值与文献值比较 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ２ 固体溶解度计算 以计算常压下ＫＮＯ 在水中的溶解度为例。ＫＮＯ 在水中 的溶解是以电解质的形式存在的，在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ组分输入界面 ＮａＣ１ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ Ｖａｌｕｅｓ 中首先应输入Ｈ Ｏ和ＫＮＯ，两种组分，然后通过电解质向导 “Ｅｌｅｃ Ｗｉｚａｒｄ”生成可能发生的各种电离反应以及电离反应生 成的各种电解质组分，最终确定的组分有Ｈ’Ｏ、ＫＮＯ 、Ｋ 、 ＮＯ；和ＫＮＯ （Ｓ）。热力学方法选择电解质模型ＥＬＥＣＮＲＴＬ，该 模型可应用于具有多溶剂和溶解气体的溶液，非常适用于低压 和中压的体系。 过量的固体ＫＮＯ 和溶剂Ｈ：０在Ｍｉｘｅｒ模型中混合，一部分 固体物质溶解于水中形成饱和溶液，另一部分则以未溶解的固 体形式存在。通过换热器模型Ｈｅａｔｅｒ，利用灵敏度Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功 能，以Ｈｅａｔｅｒ模型的出口温度为自变量，以未溶解的固体物质 质量为变量，通过换算获得不同温度下ＫＮＯ，在水中的溶解度。 将计算结果与文献值 进行比较，结果如表１和图２所示。 表１ ＫＮＯ，溶解度计算值与文献值比较 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ＫＮＯ３ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｖａｌｕｅｓ Ｚ ∞ 宝 健 图２ ＫＮＯ３溶解度曲线 Ｆｉｇ．２ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＫＮＯ３ 图３ ＮａＣ１溶解度曲线 Ｆｉｇ．３ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＮａＣ１ 从表２可以看出计算结果与文献值的最大相对偏差为 １．１２％，平均相对偏差为０．６９％，吻合较好；图３的两条溶解 度曲线基本重合。因此，利用Ｍｉｘｅｒ和Ｈｅａｔｅｒ单元操作模型计 算固体溶解度的方法是可靠的。 ３结论 采用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件建立了计算固体物质溶解度的模拟流 程，利用Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功能对溶解度随温度的变化进行灵敏度分 析，得到了ＫＮＯ 和ＮａＣ１在不同温度下的溶解度数据，与文献 数据比较相对偏差较小，吻合良好。研究结果表明利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件建立模拟流程计算固体溶解度的方法是可行的，可计 算和预测物性手册或文献中查不到的溶解度数据，进而为工业 生产提供可靠的溶解度数据。 （下转第１３５页）
第４３卷第５期 涂希翊，等：ＧＦ—ＡＡｓ法测定庐山区农村饮用水中铅、镉的含量 样品申Ｐｂ、Ｃｄ的含量定结果１３５ Ｔａ ｂｌｅ ３ＣｏｎｔｅｎｔｓｏｆＰｂａｎｄ Ｃｄ ｎｓａｍｐｉ ｌｅｓ ４ 结 论 ．ｔ皇口 匕 本文根据《ＧＢＴ ５７５０．６—２００６生活饮用水标准检验方 法》 ，采用石墨炉原子吸收分光光度法对庐山区开展生活饮 用水中重金属Ｐｂ、Ｃｄ的含量测定。镉低温易挥发，原子化温 度较低，测定时灰化温度一般不超过３００ ｏＣ＿３ Ｊ。铅的基体改进 剂有多种，如：硝酸、重铬酸钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、硝酸 铵、硝酸镁、柠檬酸等 Ｊ。本实验选取磷酸二氢铵和硝酸镁 作为基体改进剂，具有精密度良好，重复性良好，检出限高 的优点，能简便、准确、快速地测定饮用水中Ｐｂ，ｃｄ的含量。 根据《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ／Ｔ５７５０—２００６），生活饮用 水Ｐｂ的含量的限度１０ Ｌ，Ｃｄ限度为５ ｇ／Ｌ，２８份水样测 得Ｐｂ量为０—２．０３ ｇ／Ｌ，Ｃｄ量为０～０．７４３ ｇ／Ｌ，均低于对 应的限度值，表明庐山区农村饮用水未受到较严重的重金属Ｐｂ 和ｃｄ的污染。本实验未对其它的重金属如钡、钙、铬、镁、 砷、汞等的进行检测，能否安全放心地饮用，有待进一步研 究。 参考文献 … 沈慧敏．基体改进石墨炉原子吸收直接测定海水中的痕量重金属 ［Ｊ］．中国环境监测，２００７，２３（５）：２７—３０． 中华人民共和国卫生部，国家标准化管理委员会编著．生活饮用水 卫生标准ＧＢ／Ｔ ５７４９—２００６［ｓ］．２００７． 肖乐勤．石墨炉原子吸收光谱法测定水中镉［Ｊ］．仪器仪表与分析 检测，２００７（３）：３８—３９． 周聪．硝酸作基体改进剂塞曼石墨炉原子吸收法测定海水中的铅 和镉［Ｊ］．光谱学与光谱分析，１９９６，１６（４）：６８． 王晓．石墨炉原子吸收法测定水中铅的改进［Ｊ］．ＣＨＩＮＡ ＷＡＴＥＲ ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ，１９９９，１５（９）：５０． 亚尔麦麦提．原子吸收光谱法测定铅等元素的检出限探讨［Ｊ］．中 表示未检出。 国卫生检验杂志，２００６，１６（１０）：１２７４—１２７５． 菇也 牙 ｆ ！ ！ ！ ！ ！ ： ！ ： ！ ！ ： ！ ： ： ！ ！ ！ ！ ！ ！；、 ！ ！；、！ （上接第１２４页） 参考文献 黎文超，宣爱国，吴元欣，等．固液平衡的研究进展［Ｊ］．石油化工， ２００７，３６（１０）：１０６７—１０７３． ［２］ 胡程耀，黄培．固体溶解度测定方法的近期研究进展［Ｊ］．药物分析 杂志，２０１０，３０（４）：７６１－７６６． ［３］ 韦小杰，陈小鹏，王琳琳，等．固液溶解度实验装置的改进与应用 ［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１０，２９（６）：９—１１． ［４］ 张晨，崔铁兵，王钰，等．邻苯二甲酸酐、顺丁烯二甲酸酐在水中溶 解度的测定与关联［Ｊ］．河南化工，２００８，２５（１）：３１—３４． ［５］ 杨中凯，刘辉，李建伟，等．用ＭＡＴＬＡＢ软件预测固体在超临界流体 中的溶解度［Ｊ］．计算机与应用化学，２００７，２４（５）：６１４—６１６． ［６］ 王红蕊，沙作良，王彦飞．Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ在无机盐工艺开发与设计中的 应用（Ｉ）基础物性数据［Ｊ］．广州化工，２０１３，４１（１３）：ｌ１—１２． 【７］ 孙兰义．化工流程模拟实训一Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ教程［Ｍ］．北京：化学工业 出版社，２０１２：１—２． ［８］ 刘光启，马连湘，刘杰，等．化学化工物性数据手册（无机卷）［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００２：３６３，４７７．
2024年3月4日发(作者：苑鸿熙)
第４３卷第５期 ２０１５年３月 广州化工 Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．５ Ｍａｒ．２０１５ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ 基于 Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 平台的固体溶解度模拟计算 霍月洋 （聊城大学东昌学院化学与生物系，山东 聊城２５２０００） 摘 要ｉ采用化工流程模拟软件Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ建立固体物质溶解度的计算模型，并利用灵敏度分析功能研究不同温度下的固 体溶解度。以计算不同温度下ＫＮＯ，和ＮａＣ１在水中的溶解度为例说明了计算过程，模拟计算结果与文献数据的最大偏差分别 １．６５％和１．１２％，平均相对偏差分别为０．８１％和０．６９％，吻合良好。研究结果表明本文建立的固体物质的溶解度计算方法是可行 的，可为工业生产提供可靠的数据。 关键词：溶解度；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；灵敏度分析 中图分类号：ＴＱＯ１５．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—９６７７（２０１５）０５－０１２３－０３ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ ＨＵＯ Ｙｕｅ一 ｏｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｃｈａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ ２５２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ａｓｐｅｎ ｐｌｕｓ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｅｘｅｃｕｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｄａｔａ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ＫＮＯ ａｎｄ ＮａＣ１ ｗｅｒｅ ｃａｒｉｒｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｗａｓ １．６５％ａｎｄ １．１２％．ａｖｅｒａｇｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ０．８ ｌ％ａｎｄ ０．６９％．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｄａｔａ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ 溶解度…是固体物质的一个重要属性，是化工分离的基 础。溶解度受温度的影响，物性手册通常只能查到某些特定温 度下的溶解度，而化学生产往往需要物质某一温度下的溶解度 数据，这就需要对溶解度进行测定或者理论计算。 胡程耀等 对常用固体溶解度的测定方法做了详细介绍； １ Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ模拟流程 固体物质的溶解度是指在一定的温度和压力下，物质在 韦小杰等 设计了一套激光监视和计算机在线数据采集的固一 液溶解度测定装置，选取ＫＣ１一Ｈ：Ｏ体系进行可靠性检验，实验 数据与文献值吻合较好。除了实验测定的方法，一些学者还设 计了溶解度的各种计算方法。张晨等 测定邻苯二甲酸酐水中 的溶解度数据，并用简化方程、Ａｐｅｌｂｌａｔ方程及Ｗｉｌｓｏｎ方程进 行关联，相对误差较小，基本满足工程需要。杨中凯等 利用 １００ ｇ溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量。固体物质的溶解 度明显受温度的影响，基本不受压力的影响。大多数固体物质 的溶解度随温度的升高而增大。 在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件中选择物流混合器Ｍｉｘｅｒ单元操作模型 作为固体物质与溶剂溶解的设备。Ｍｉｘｅｒ模型可以把多股物流 汇合成一股物流，因此入口要求至少有两股物料流，而出口则 为一股物料流。当混合物流时，可以规定出口的压力或者压 降；另外，考虑温度对溶解度的影响，引入换热器模型Ｈｅａｔｅｒ 进行灵敏度分析，计算出不同温度下固体物质的溶解度。 Ｈｅａｔｅｒ模型可以作为加热器、冷却器或者冷凝器，入口要求至 ＭＡＴＬＡＢ建立了固体萘在超临界流体中的溶解度模型，在一定 范围内获得了较高精度。 近些年，化工模拟技术得到了越来越广泛的应用。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件 提供了完备的物性数据、齐全的单元操作模型、 严格的热力学模型和先进的计算方法，可完成各种类型的流程 模拟。本文选择合适的Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ单元操作模型建立模拟流 程，采用灵敏度分析Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功能获得不同温度下的溶解度 少有一股物料流，出口是一股物料流。当物流含有固体物流或 者计算电解质的化学性质时，Ｈｅａｔｅｒ模型可以模拟计算固体的 相态。固体物质的溶解度基本不受压力的影响，无需计算不同 压力下固体物质的溶解度，因此不再添加压力变送设备，计算 流程如图１所示。 数据，与文献值比较验证结果的准确性，进而为固体溶解度的 计算提供一种简便、迅速、切实可行的方法。 作者简介：霍月洋（１９８６一），男，硕士学位，主要从事化工过程的模拟及优化。
１２４ 广州化工 ２０１５年３月 从表１中可以看出ＫＮＯ 溶解度的模拟计算结果与文献值 的最大相对偏差为１．６５％，平均相对偏差为０．８１％，吻合较 好；从图２可以看出两条溶解度曲线基本重合，计算值与文献 图１ 固体溶解度计算流程图 Ｆｉｇ．１ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ 值吻合良好，说明本文建立的固体溶解度计算方法是可靠的。 同样方法计算ＮａＣ１在不同温度下的溶解度，计算值与文 献值 比较如表２和图３所示。 表２ ＮａＣ１溶解度计算值与文献值比较 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ２ 固体溶解度计算 以计算常压下ＫＮＯ 在水中的溶解度为例。ＫＮＯ 在水中 的溶解是以电解质的形式存在的，在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ组分输入界面 ＮａＣ１ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ Ｖａｌｕｅｓ 中首先应输入Ｈ Ｏ和ＫＮＯ，两种组分，然后通过电解质向导 “Ｅｌｅｃ Ｗｉｚａｒｄ”生成可能发生的各种电离反应以及电离反应生 成的各种电解质组分，最终确定的组分有Ｈ’Ｏ、ＫＮＯ 、Ｋ 、 ＮＯ；和ＫＮＯ （Ｓ）。热力学方法选择电解质模型ＥＬＥＣＮＲＴＬ，该 模型可应用于具有多溶剂和溶解气体的溶液，非常适用于低压 和中压的体系。 过量的固体ＫＮＯ 和溶剂Ｈ：０在Ｍｉｘｅｒ模型中混合，一部分 固体物质溶解于水中形成饱和溶液，另一部分则以未溶解的固 体形式存在。通过换热器模型Ｈｅａｔｅｒ，利用灵敏度Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功 能，以Ｈｅａｔｅｒ模型的出口温度为自变量，以未溶解的固体物质 质量为变量，通过换算获得不同温度下ＫＮＯ，在水中的溶解度。 将计算结果与文献值 进行比较，结果如表１和图２所示。 表１ ＫＮＯ，溶解度计算值与文献值比较 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ＫＮＯ３ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｖａｌｕｅｓ Ｚ ∞ 宝 健 图２ ＫＮＯ３溶解度曲线 Ｆｉｇ．２ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＫＮＯ３ 图３ ＮａＣ１溶解度曲线 Ｆｉｇ．３ Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＮａＣ１ 从表２可以看出计算结果与文献值的最大相对偏差为 １．１２％，平均相对偏差为０．６９％，吻合较好；图３的两条溶解 度曲线基本重合。因此，利用Ｍｉｘｅｒ和Ｈｅａｔｅｒ单元操作模型计 算固体溶解度的方法是可靠的。 ３结论 采用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件建立了计算固体物质溶解度的模拟流 程，利用Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ功能对溶解度随温度的变化进行灵敏度分 析，得到了ＫＮＯ 和ＮａＣ１在不同温度下的溶解度数据，与文献 数据比较相对偏差较小，吻合良好。研究结果表明利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件建立模拟流程计算固体溶解度的方法是可行的，可计 算和预测物性手册或文献中查不到的溶解度数据，进而为工业 生产提供可靠的溶解度数据。 （下转第１３５页）
第４３卷第５期 涂希翊，等：ＧＦ—ＡＡｓ法测定庐山区农村饮用水中铅、镉的含量 样品申Ｐｂ、Ｃｄ的含量定结果１３５ Ｔａ ｂｌｅ ３ＣｏｎｔｅｎｔｓｏｆＰｂａｎｄ Ｃｄ ｎｓａｍｐｉ ｌｅｓ ４ 结 论 ．ｔ皇口 匕 本文根据《ＧＢＴ ５７５０．６—２００６生活饮用水标准检验方 法》 ，采用石墨炉原子吸收分光光度法对庐山区开展生活饮 用水中重金属Ｐｂ、Ｃｄ的含量测定。镉低温易挥发，原子化温 度较低，测定时灰化温度一般不超过３００ ｏＣ＿３ Ｊ。铅的基体改进 剂有多种，如：硝酸、重铬酸钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、硝酸 铵、硝酸镁、柠檬酸等 Ｊ。本实验选取磷酸二氢铵和硝酸镁 作为基体改进剂，具有精密度良好，重复性良好，检出限高 的优点，能简便、准确、快速地测定饮用水中Ｐｂ，ｃｄ的含量。 根据《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ／Ｔ５７５０—２００６），生活饮用 水Ｐｂ的含量的限度１０ Ｌ，Ｃｄ限度为５ ｇ／Ｌ，２８份水样测 得Ｐｂ量为０—２．０３ ｇ／Ｌ，Ｃｄ量为０～０．７４３ ｇ／Ｌ，均低于对 应的限度值，表明庐山区农村饮用水未受到较严重的重金属Ｐｂ 和ｃｄ的污染。本实验未对其它的重金属如钡、钙、铬、镁、 砷、汞等的进行检测，能否安全放心地饮用，有待进一步研 究。 参考文献 … 沈慧敏．基体改进石墨炉原子吸收直接测定海水中的痕量重金属 ［Ｊ］．中国环境监测，２００７，２３（５）：２７—３０． 中华人民共和国卫生部，国家标准化管理委员会编著．生活饮用水 卫生标准ＧＢ／Ｔ ５７４９—２００６［ｓ］．２００７． 肖乐勤．石墨炉原子吸收光谱法测定水中镉［Ｊ］．仪器仪表与分析 检测，２００７（３）：３８—３９． 周聪．硝酸作基体改进剂塞曼石墨炉原子吸收法测定海水中的铅 和镉［Ｊ］．光谱学与光谱分析，１９９６，１６（４）：６８． 王晓．石墨炉原子吸收法测定水中铅的改进［Ｊ］．ＣＨＩＮＡ ＷＡＴＥＲ ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ，１９９９，１５（９）：５０． 亚尔麦麦提．原子吸收光谱法测定铅等元素的检出限探讨［Ｊ］．中 表示未检出。 国卫生检验杂志，２００６，１６（１０）：１２７４—１２７５． 菇也 牙 ｆ ！ ！ ！ ！ ！ ： ！ ： ！ ！ ： ！ ： ： ！ ！ ！ ！ ！ ！；、 ！ ！；、！ （上接第１２４页） 参考文献 黎文超，宣爱国，吴元欣，等．固液平衡的研究进展［Ｊ］．石油化工， ２００７，３６（１０）：１０６７—１０７３． ［２］ 胡程耀，黄培．固体溶解度测定方法的近期研究进展［Ｊ］．药物分析 杂志，２０１０，３０（４）：７６１－７６６． ［３］ 韦小杰，陈小鹏，王琳琳，等．固液溶解度实验装置的改进与应用 ［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１０，２９（６）：９—１１． ［４］ 张晨，崔铁兵，王钰，等．邻苯二甲酸酐、顺丁烯二甲酸酐在水中溶 解度的测定与关联［Ｊ］．河南化工，２００８，２５（１）：３１—３４． ［５］ 杨中凯，刘辉，李建伟，等．用ＭＡＴＬＡＢ软件预测固体在超临界流体 中的溶解度［Ｊ］．计算机与应用化学，２００７，２４（５）：６１４—６１６． ［６］ 王红蕊，沙作良，王彦飞．Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ在无机盐工艺开发与设计中的 应用（Ｉ）基础物性数据［Ｊ］．广州化工，２０１３，４１（１３）：ｌ１—１２． 【７］ 孙兰义．化工流程模拟实训一Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ教程［Ｍ］．北京：化学工业 出版社，２０１２：１—２． ［８］ 刘光启，马连湘，刘杰，等．化学化工物性数据手册（无机卷）［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００２：３６３，４７７．