控制超臨界水中酸堿性和擴散速率的熱力學(xué)理論研究.pdf

1、超臨界水(Supercritical water,SCW)可用于許多化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)媒介和反應(yīng)物,其巨大的應(yīng)用前景受到廣泛關(guān)注,然而SCW反應(yīng)器腐蝕問題限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。在超臨界狀態(tài)下,SCW具有極高的反應(yīng)活性,是許多化合物的良好溶劑,也是一種強氧化劑,由于SCW的強腐蝕性導(dǎo)致SCW反應(yīng)器的使用壽命明顯縮短。到目前為止,影響SCW反應(yīng)器腐蝕機理仍然不明確。
　　本文主要研究超臨界水及超臨界水中化合物(HCl、NaCl)的解

2、離及擴散過程,進一步探索影響超臨界水反應(yīng)器的腐蝕因素。本文主要分為兩部分:第一部分為通過 MD模擬和熱力學(xué)性能的研究計算水在不同溫度和壓力下的物理化學(xué)性質(zhì),包括水的解離常數(shù)(pKw)、熵值、焓值、濃度、體積、分子幾何結(jié)構(gòu)和粒子的擴散等,了解水的腐蝕性,尤其是超臨界區(qū)水的腐蝕性;第二部分通過 MD模擬和熱力學(xué)性能的研究計算化合物(HCl、NaCl)在超臨界水中的解離和擴散,包括pKa、濃度、體積、分子幾何結(jié)構(gòu)和粒子的擴散等,了解化合物在水

3、中的腐蝕性,尤其是在超臨界水中的腐蝕性,以確定影響超臨界水反應(yīng)器的腐蝕因素。
　　實驗結(jié)果表明:在25MPa、50MPa和100MPa下,512個粒子體系的MD模擬數(shù)據(jù)與試驗所得數(shù)據(jù)相一致,驗證512個粒子的模擬體系的正確性。隨著壓力的升高,純水的pKw的最大值向高溫區(qū)移動,且最大值降低,酸性降低,對容器的腐蝕性減小。隨著溫度的增加,純水的MSD上升;可知在高壓、低溫下,水分子和解離離子的擴散系數(shù)最低,對容器的腐蝕性較小。HCl和