采用改进的Cohen-Turnbull方法和UNIFAC-VISCO方法对丙酸丁酯与2-醇混合物的粘度建模

《Scientific Reports》：Viscosity modeling of propyl butanoate and 2-alkanol mixtures using modified Cohen-Turnbull and UNIFAC-VISCO approaches

　　

摘要

在293.15 K至323.15 K的温度范围内及常压下，研究了含有丙酸丁酯与2-丙醇、2-丁醇、2-戊醇、2-己醇和2-庚醇的二元混合物的密度和动态粘度。针对实验数据，建立了两种不同的建模方法并进行严格评估：改进的扩展Cohen-Turnbull模型（M-ECTM）和修正了过量自由体积的UNIFAC-VISCO模型（EFVC-UNIFAC）。由于标准UNIFAC-VISCO的群贡献法无法体现氢键断裂和体积膨胀效应，因此存在较大的系统偏差（整体AARD为8.0%，偏差为-6.8%），而所提出的两种模型则显著改善了这一状况。M-ECTM通过Redlich-Kister展开引入与组成相关的活化能垒，凭借每个二元体系三个可调节参数，实现了最高的整体精度，其整体AARD为2.9%，MaxAD为5.8%。相比之下，EFVC-UNIFAC模型通过引入一个与实验测得的过量摩尔体积成正比的校正项，仅使用一个二元参数（ξ₁₂）就达到了类似的精度（整体AARD为3.1%，MaxAD为7.2%）。该参数随着醇链长度的增加而上升，从2-丙醇的0.048上升到2-庚醇的0.084。两种模型均有效消除了系统偏差（|偏差|＜0.5%），其中M-ECTM在处理长链醇时表现略好，而EFVC-UNIFAC则在统计效率方面更具优势。这些结果表明，若追求最高精度，M-ECTM是最佳选择；而对于涉及酯-醇混合物的工程应用而言，EFVC-UNIFAC则在精度与简洁性之间提供了出色的平衡。