基于AeNRTL-HOC模型的水相乙酸、丁酸及乳酸热力学关联研究及其在生物分离过程中的应用意义

本综述系统探讨了采用活度系数-逸度系数（γ-?）框架对乙酸、丁酸及乳酸水溶液体系的热力学建模策略，重点比较了eNRTL/AeNRTL活性模型与RK-EoS/HOC-EoS逸度模型的匹配效果，明确指出AeNRTL-HOC组合模型可同步精准关联气液平衡（VLE）与pH数据，为生物法羧酸分离纯化工艺提供了关键理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过热力学建模揭示了AeNRTL-HOC模型组合对羧酸溶液物化行为的卓越表征能力，为生物基化学品分离工艺提供了突破性解决方案。

Section snippets

Thermodynamic framework

在明确考虑溶液化学（羧酸部分解离反应R1和水解离反应R2）前，表观组分仅为水和羧酸；而引入解离化学平衡后，真实物种需涵盖水分子、羧酸分子、羧酸根离子、水合氢离子（H₃O⁺）和氢氧根离子（OH^-），其相平衡热力学需同步考虑气液两相中物理作用与化学缔合效应。

Literature VLE and pH data

表1汇总了三种羧酸-水二元体系的文献VLE与pH数据，表2则收录了乙酸-丁酸二元体系的VLE数据。其中乙酸-水、丁酸-水及乙酸-丁酸体系的VLE数据源自Aspen V14的NIST数据库，乳酸-水体系数据则引自Vu等人的研究。

Results and discussion

三种羧酸-水二元体系的四类模型在蒸气压、pH的均方根偏差（MRD）以及温度、气相分率的平均绝对偏差（MAD）详见表1；而乙酸-丁酸二元体系中AeNRTL-HOC模型在不同η_{acetic acid-butyric acid}参数下的MRD见表2。详细数据陈列于表4至表8系列子表中。

Conclusions

本研究基于γ-?框架，分别采用经典eNRTL与缔合型AeNRTL模型计算液相性质，采用HOC-EoS与RK-EoS计算气相性质。结果表明：AeNRTL-HOC模型组合因分别显性表征了气相二聚化与液相缔合行为，对羧酸溶液VLE与pH数据呈现出最优关联效果。