玻璃態(tài)蔗糖溶液的蒸汽壓研究.pdf

1、蒸汽壓作為反映氣液或氣固相平衡的一種基礎(chǔ)物理性質(zhì)，是許多科學(xué)與應(yīng)用研究中不可或缺的重要性質(zhì)，也是推算諸如焓、熵、活度系數(shù)等物理化學(xué)性質(zhì)的必要前提。在低溫保存和冷凍干燥過程中，溶液的表面蒸汽壓不僅決定了水分在溶液和環(huán)境之間轉(zhuǎn)移的方向和速率，同時也與溶液的水分活度有著緊密聯(lián)系，反映了水分子在溶液中的存在狀態(tài)。
　　關(guān)于室溫以上蔗糖溶液的包括蒸汽壓在內(nèi)的各種物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)有豐富的數(shù)據(jù)。但是對于低溫保存與冷凍干燥的過程中常會遇到的玻璃

2、態(tài)的高濃度蔗糖溶液卻鮮有研究，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)則更為匱乏。針對這一現(xiàn)狀，本研究開展了以下工作:
　　在實(shí)驗(yàn)研究方面，建立了使用靜態(tài)法測量物質(zhì)蒸汽壓的實(shí)驗(yàn)裝置，并通過測量冰的蒸汽壓等途徑驗(yàn)證了裝置的可靠性，然后用該裝置測量了濃度范圍75％～79％(w/w)的蔗糖溶液在-58～-44℃溫度范圍內(nèi)的表面蒸汽壓。溶液的完全玻璃化通過在液氮中快速冷卻實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)過DSC實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。獲得了在1.7～8.2Pa壓力范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)20個。經(jīng)分析得到壓力測

3、量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.04 Pa，溫度測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為45mK。
　　在理論方面，本文利用兩個不同的理論模型計(jì)算蔗糖溶液的水分活度，結(jié)合純水的蒸汽壓，可以得到溶液表面蒸汽壓，然后將計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，探討了模型的適用性。其中Zobrist經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合，平均相對偏差2.4％。Vrentas模型的預(yù)測值平均相對偏差為8.0％，如采用擬合的相互作用參數(shù)則平均偏差可減小到3.0％。研究還發(fā)現(xiàn)，Vrentas模型中玻璃化