三元醇-醚-烃混合物体积、黏度、声学及光学性质的测量、关联与建模研究(298.15-313.15 K)

本研究针对燃料添加剂开发中的关键物性数据缺失问题，测量了2-丁醇/2-丙醇+异丙醚+1-己烯三元体系在298.15-313.15 K下的密度(ρ)、粘度(η,μ)、声速(u)、折射率(nD )等性质，采用Redlich-Kister方程和PC-SAFT状态方程进行建模，为清洁燃料配方设计提供了重要基础数据。

　　

随着环保法规日益严格，开发高效清洁燃料成为能源领域的重要课题。氧醚类添加剂因其能提高辛烷值、促进清洁燃烧而备受关注，但相关三元混合物的基础物性数据严重缺乏，制约了燃料配方的精准设计。特别是2-丁醇、2-丙醇与异丙醚、1-己烯等组分组合的密度、粘度、声速等关键参数亟待系统测定。

为填补这一空白，国内研究人员在《The Journal of Chemical Thermodynamics》发表了重要研究成果。他们采用Stabinger SVM 3000粘度计和Anton Paar DSA 5000M密度-声速分析仪等先进设备，精确测定了两种三元体系(2-丁醇/2-丙醇+异丙醚+1-己烯)在298.15-313.15 K范围内的密度(ρ)、动态粘度(η)、运动粘度(μ)、声速(u)和折射率(n_D
)。通过Redlich-Kister方程和Cibulka半经验方程关联实验数据，并首次应用扰动链统计缔合流体理论(PC-SAFT)状态方程成功预测了混合物的密度行为。

关键技术方法包括：(1)使用高精度Stabinger粘度计同步测定密度和粘度；(2)采用数字振动管密度计和声速分析仪联用技术；(3)建立多项式方程和半经验模型进行数据关联；(4)应用PC-SAFT状态方程进行理论预测。

【Experimental section】部分详细描述了实验方法：研究人员使用纯度>98%的试剂，通过质量法精确配制混合样品，采用卡尔费休滴定法测定水分含量<0.005%。密度和粘度测量采用Stabinger粘度计，精度达±0.0001 g；声速和密度采用Anton Paar DSA 5000M测定，温度控制精度±0.002 K；折射率使用Abbe数字折射仪测量，精度±0.005。

【Modeling of density with pc-SAFT EOS】部分展示了理论建模成果：PC-SAFT方程通过硬链参考项(a^hc
)、色散作用项(a^disp
)和缔合作用项(a^assoc
)的加和成功描述了体系行为。对2-丁醇体系，AAPD(平均绝对百分比偏差)为0.028%；2-丙醇体系为0.029%，验证了模型的可靠性。

【Correlation of properties】部分呈现了数据关联结果：多项式方程(8)成功关联了ρ、η、μ等性质，标准偏差σ低至2.3×10^-5
g·cm^-3
。Cibulka方程(9)有效描述了过量体积(V^E
)、粘度偏差(Δη)等衍生性质，揭示了三元相互作用特征。

【Results and discussion】部分深入分析了物性变化规律：密度数据显示，所有混合物均随温度升高而密度降低，PC-SAFT预测与实验值吻合良好(AAPD<1%)。折射率(n_D
)随1-己烯含量增加而升高，但随温度升高而降低。粘度行为复杂，在313.15 K时2-丙醇体系出现反常变化，可能与分子间氢键重组有关。

这项研究的重要意义在于：(1)首次系统提供了两种重要三元燃料混合物的完整物性数据集；(2)建立了可靠的预测模型，可减少实验测定工作量；(3)为清洁燃料配方设计提供了关键基础数据；(4)验证了PC-SAFT方程在复杂混合物体系中的适用性。研究结果对推动燃料添加剂开发、优化燃烧过程具有重要指导价值，也为后续理论研究和工业应用奠定了坚实基础。