KI/LiCl/LiBr-水-乙醇三元體系電導(dǎo)率特性研究

徐 士 鳴， 劉 歡， 吳 曦， 吳 德 兵， 張 紅 軍， 陳 順 全， 陳 靜

( 1.大連理工大學(xué) 能源與動(dòng)力學(xué)院 海洋能源利用與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧 大連 116024；2.廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所 廣東省膜材料與膜分離重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 511458 )

KI/LiCl/LiBr-水-乙醇三元體系電導(dǎo)率特性研究

徐 士 鳴*1,2， 劉 歡1， 吳 曦1， 吳 德 兵1， 張 紅 軍1， 陳 順 全2， 陳 靜2

( 1.大連理工大學(xué) 能源與動(dòng)力學(xué)院 海洋能源利用與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧 大連 116024；2.廣州中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所 廣東省膜材料與膜分離重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣東 廣州 511458 )

基于逆向電滲析原理的熱-電轉(zhuǎn)換循環(huán)要求工作溶液有較強(qiáng)的導(dǎo)電性和盡可能低的熱分離能耗．因此利用低汽化熱的乙醇部分替代高汽化熱的水來(lái)降低電解質(zhì)溶液熱分離過(guò)程的能耗．為了了解不同電解質(zhì)在電解質(zhì)+乙醇+水三元體系中的電導(dǎo)率特性，應(yīng)用電導(dǎo)率儀在20～40 ℃測(cè)定了KI、LiCl與LiBr分別在水與乙醇質(zhì)量比為2∶8和3∶7的溶劑中不同濃度下的電導(dǎo)率，討論了溫度、濃度、溶劑組成對(duì)電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率的影響．結(jié)果表明：在測(cè)試范圍內(nèi)，電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨濃度、溫度的升高而增加，而且溶液濃度越高，溫度對(duì)其電導(dǎo)率的影響越大；不同溫度條件下同一溶液體系的電導(dǎo)率隨濃度變化趨勢(shì)相同；增加溶劑中水的比例會(huì)顯著地提高電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率．

電導(dǎo)率；乙醇；水；溫度；濃度

0 引 言

對(duì)低品位熱能最直接并高效的利用方式是將其轉(zhuǎn)換為電能．當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外廣泛研究并取得一定應(yīng)用的低品位熱-電轉(zhuǎn)換技術(shù)是有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)[1]，其能量轉(zhuǎn)換路徑為熱能—機(jī)械能—電能．但該技術(shù)還存在諸多問(wèn)題而難以推廣應(yīng)用．為此本課題組提出一種基于逆向電滲析原理的，通過(guò)溶液濃差變化實(shí)現(xiàn)的熱能-化學(xué)勢(shì)能-電能轉(zhuǎn)換的新方法[2]，該熱-電轉(zhuǎn)換循環(huán)由溶液熱分離部分與逆向電滲析電池(reverse electro-dialysis cells，簡(jiǎn)稱(chēng)REDCs)部分組成，分別實(shí)現(xiàn)熱能-化學(xué)勢(shì)能與化學(xué)勢(shì)能-電能的轉(zhuǎn)換．NaCl水溶液因其良好的導(dǎo)電性能已作為工作溶液廣泛應(yīng)用于REDCs研究中[3-5]，但在熱-電轉(zhuǎn)換循環(huán)系統(tǒng)中，水的高汽化熱性質(zhì)會(huì)增加熱分離過(guò)程的能耗，直接降低熱-電轉(zhuǎn)換效率．因此，需要尋找能同時(shí)滿(mǎn)足熱分離過(guò)程熱力學(xué)特性與REDCs電轉(zhuǎn)換過(guò)程電化學(xué)特性的工作溶液替代NaCl水溶液，實(shí)現(xiàn)熱-電轉(zhuǎn)換循環(huán)的高效運(yùn)行．

乙醇作為溶劑，與水相比，具有沸點(diǎn)低、汽化熱小的特點(diǎn)，溶解與離解電解質(zhì)能力弱于水但優(yōu)于其他有機(jī)溶劑．在綜合考慮汽化熱、溶劑溶質(zhì)互溶能力、導(dǎo)電性能、沸點(diǎn)與黏度等因素并經(jīng)過(guò)大量篩選實(shí)驗(yàn)后，初步選定質(zhì)量比為2∶8和3∶7的水/乙醇溶液與KI、LiCl與LiBr 3種電解質(zhì)分別作為組成工作溶液的溶劑與溶質(zhì)，并在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)分析濃度、溫度以及溶劑組成對(duì)電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率的影響．考慮到REDCs內(nèi)部離子交換膜的穩(wěn)定性和耐受性，在第一階段，僅對(duì)20～40 ℃的溶液電導(dǎo)率特性進(jìn)行研究．

有關(guān)溶液電導(dǎo)率的研究成果已有很多．Chen等[6]在25～50 ℃測(cè)定了LiBr、LiCl與LiNO3在乙醇等醇類(lèi)中濃度小于0.08 mol/L時(shí)的電導(dǎo)率，討論了稀溶液電導(dǎo)率與濃度、溫度的關(guān)系并推算各溶液體系的極限摩爾電導(dǎo)率．近些年來(lái)，離子液體溶液電導(dǎo)率的研究受到重視．Duan等[7]測(cè)定了3種離子液體在不同溶劑體系中的電導(dǎo)率并分析了溶劑(水與乙醇)、溫度以及濃度等因素對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響．Cao等[8]通過(guò)實(shí)驗(yàn)在20～50 ℃獲得了離子液體[(OH)2C2pi][C2CO2]在水和乙醇中濃度從0.05 mol/kg至3 mol/kg的較為密集的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)．

不同于離子液體可以與溶劑以任意比例混合，固體電解質(zhì)在溶劑中的溶解度是有限的．因此，對(duì)高濃度體系的電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率研究較少．Maeda等[9]在0.1～400 MPa范圍內(nèi)測(cè)量了NH4Cl與NH4NO3在不同比例的乙醇/水二元溶劑中溶解后較高濃度下的電導(dǎo)率．但由于測(cè)量的濃度點(diǎn)較少，無(wú)法系統(tǒng)分析各種因素對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響．綜上可知，目前電解質(zhì)-水-乙醇體系的電導(dǎo)率研究以分析低濃度溶液電導(dǎo)率規(guī)律及推算極限摩爾電導(dǎo)率為主，對(duì)于高濃度溶液電導(dǎo)率及其影響因素研究則少見(jiàn)報(bào)道．

本文基于所建立的溶液電導(dǎo)率綜合測(cè)試系統(tǒng)，在20～40 ℃對(duì)KI、LiCl與LiBr分別在水與乙醇質(zhì)量比為2∶8和3∶7的二元溶劑中的溶液電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，得到6個(gè)溶液體系從低濃度至高濃度的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，為熱-電轉(zhuǎn)換循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)工作介質(zhì)選取研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論參考．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

KI(分析純，天津大茂化學(xué))；LiCl(分析純，天津大茂化學(xué))；LiBr(分析純，天津大茂化學(xué))；無(wú)水乙醇(分析純，天津光復(fù)科技)；去離子水(大連化學(xué)物理研究所)．KI、LiCl與LiBr使用前在干燥箱中進(jìn)行2 h/150 ℃干燥處理，去離子水與無(wú)水乙醇直接使用．

電導(dǎo)率儀及耐腐蝕電極(梅特勒-托利多)；磁力攪拌器(天津歐諾儀)；電子分析天平(奧豪斯)；精密熱電偶(天津中環(huán)儀表)；自制隔層溶解釜；自制精密恒溫槽．

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

溶液電導(dǎo)率測(cè)量裝置如圖1所示．使用電子分析天平稱(chēng)量電解質(zhì)、乙醇和水，配制已知質(zhì)量摩爾濃度的待測(cè)溶液．將自制精密恒溫槽與自制隔層溶解釜相連，恒溫槽中的恒溫水通過(guò)保溫良好的軟管通入溶解釜隔層，確保溶解釜中溶液在設(shè)定溫度保持恒溫．溶解釜置于磁力攪拌器上，通過(guò)磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)加速溶質(zhì)的溶解并使得溶液均勻．電導(dǎo)率儀在使用前經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)，待溶解釜內(nèi)溶質(zhì)完全溶解并靜置后，測(cè)量溶解釜內(nèi)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，連續(xù)3次測(cè)量電導(dǎo)率數(shù)值不變則認(rèn)為數(shù)據(jù)有效，記錄數(shù)據(jù)．

1 磁力攪拌器；2 磁轉(zhuǎn)子；3 溶解釜；4 電導(dǎo)率儀；5 電極；6 熱電偶；7 溫度采集系統(tǒng)；8 電解質(zhì)溶液；9 恒溫水；10 恒溫槽

圖1 溶液電導(dǎo)率測(cè)量裝置

Fig.1 The apparatus for solution conductivity measurement

1.3 誤差及不確定度分析[10-11]

1.3.1 電導(dǎo)率誤差分析 測(cè)量誤差數(shù)學(xué)模型為

ΔX=Xe+Xt+Xc

式中：ΔX為電導(dǎo)率誤差；Xe為電導(dǎo)率儀重復(fù)測(cè)量誤差；Xt為體系溫度誤差；Xc為標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定誤差．

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 電導(dǎo)率測(cè)量過(guò)程中的不確定度由以下3個(gè)分量決定．

(1)重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

每天實(shí)驗(yàn)前取標(biāo)準(zhǔn)溶液在實(shí)驗(yàn)溫度條件下連續(xù)測(cè)量電導(dǎo)率10次，計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，取最大值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度．

(2)溫度引入的不確定度分量

溫度系數(shù)：

式中：x為溫度t時(shí)的電導(dǎo)率；xr為參考溫度tr時(shí)的電導(dǎo)率，本文選用參考溫度為25 ℃，標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定電導(dǎo)率12.88 mS/cm；Δt為體系溫度的準(zhǔn)確度，綜合考慮恒溫槽溫度波動(dòng)與傳感器的精確性，本實(shí)驗(yàn)體系的溫度準(zhǔn)確度高于0.3 ℃．

(3)標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定所引入的不確定度分量

其中u為標(biāo)準(zhǔn)溶液相對(duì)誤差，取±0.33%．

1.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Xe)、u(Xt)與u(Xc) 彼此獨(dú)立，合成不確定度計(jì)算公式為

1.3.4 不確定度計(jì)算 各實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)應(yīng)不確定度分量及合成不確定度數(shù)值見(jiàn)表1．

表1 不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.4 方法驗(yàn)證

正式實(shí)驗(yàn)前，對(duì)18 ℃的NaCl水溶液電導(dǎo)率[12]進(jìn)行測(cè)量并與蘭氏化學(xué)手冊(cè)數(shù)據(jù)[13]比較，測(cè)量值與文獻(xiàn)值如圖2所示，平均相對(duì)誤差為2.32%，證明本文實(shí)驗(yàn)獲得的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)可用于工程計(jì)算．

圖2 18 ℃時(shí)NaCl水溶液電導(dǎo)率測(cè)量值與文獻(xiàn)值對(duì)比

Fig.2 Comparison of literature conductivity and measured conductivity of NaCl aqueous solution at 18 ℃

2 結(jié)果與分析

2.1 電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率隨濃度變化關(guān)系

圖3給出20 ℃時(shí)3種電解質(zhì)分別在水/乙醇(2∶8)體系中不同濃度下的電導(dǎo)率，以此為例分析溶液電導(dǎo)率隨濃度變化規(guī)律．由圖3可見(jiàn)，在測(cè)量濃度范圍內(nèi)，KI、LiCl與LiBr溶液電導(dǎo)率均隨濃度升高而增加．

圖3 20 ℃時(shí)KI/LiCl/LiBr-水/乙醇(2∶8)溶液體系的電導(dǎo)率

Fig.3 The conductivity of KI/LiCl/LiBr-water / ethanol (2∶8) solutions at 20 ℃

在溶液中，溶劑的作用是充當(dāng)連續(xù)介質(zhì)，為自由離子提供運(yùn)動(dòng)空間．自由離子遷移率由溶液中自由離子數(shù)量與遷移速度共同決定，自由離子遷移率的高低直接關(guān)系到溶液導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱．而離子締合與離子溶劑化是影響溶液中自由離子數(shù)量的重要因素．卜耶隆在其提出的離子締合理論中指出,兩個(gè)帶不同電荷的離子彼此接近到某一臨界距離使它們之間的庫(kù)侖吸引力大于熱運(yùn)動(dòng)能時(shí),它們就形成締合的新單元．離子溶劑化是指溶劑中的極化分子附著在溶質(zhì)分子或離子周?chē)倪^(guò)程，這一方面減少了溶液中溶劑分子的數(shù)目，使離子運(yùn)動(dòng)介質(zhì)減少；另一方面增大了離子體積，使自由離子的運(yùn)動(dòng)空間變小，異電荷間距減小，締合離子對(duì)增加[14]．

當(dāng)電解質(zhì)濃度較低時(shí)，溶劑分子數(shù)量多，溶質(zhì)離子間距離較大，離子間庫(kù)侖吸引力較弱，離子締合傾向小，且離子溶劑化的影響也可以忽略，所以溶液電導(dǎo)率隨濃度升高顯著增加．但隨著溶液中電解質(zhì)濃度的持續(xù)升高，離子溶劑化開(kāi)始產(chǎn)生影響．此時(shí)溶質(zhì)離解度(非締合離子對(duì)占溶質(zhì)分子總數(shù)的比例)雖然減小，但由于溶質(zhì)較多，溶液中自由離子數(shù)目仍在增加，故溶液電導(dǎo)率隨電解質(zhì)濃度升高會(huì)繼續(xù)增加．但不同溶液的電導(dǎo)率增加趨勢(shì)不同，KI溶液電導(dǎo)率隨濃度的升高線(xiàn)性增加，LiCl溶液與LiBr溶液的電導(dǎo)率增加速度隨著溶液濃度的升高持續(xù)放緩[15]．

由圖3還可看出，在同種溶劑中，相同溫度、濃度下，3種電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率由高到低的順序?yàn)镵I溶液、LiBr溶液、LiCl溶液．隨著電解質(zhì)濃度升高，KI在溶液中很快就達(dá)到飽和，電導(dǎo)率不再增加．而LiCl與LiBr還可在溶液中繼續(xù)溶解并電離，但LiBr溶液的電導(dǎo)率始終高于LiCl溶液的電導(dǎo)率．

2.2 電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率隨溫度變化關(guān)系

由圖4～6可知，對(duì)于同一溶液體系，不同溫度條件下混合溶液電導(dǎo)率隨濃度變化的趨勢(shì)相同；任意濃度溶液的電導(dǎo)率均隨溫度升高而增加，且溶液濃度越高，電導(dǎo)率受溫度影響越大．

圖4 不同溫度下KI-水/乙醇(2∶8)溶液體系的電導(dǎo)率

Fig.4 The conductivity of KI-water / ethanol (2∶8) solution at different temperatures

圖5 不同溫度下LiCl-水/乙醇(2∶8)溶液體系的電導(dǎo)率

Fig.5 The conductivity of LiCl-water / ethanol (2∶8) solution at different temperatures

圖6 不同溫度下LiBr-水/乙醇(2∶8)溶液體系的電導(dǎo)率

Fig.6 The conductivity of LiBr-water / ethanol (2∶8) solution at different temperatures

溫度從兩個(gè)方面影響著溶液的導(dǎo)電能力．隨著溫度升高，溶液中自由離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，熱運(yùn)動(dòng)的加劇不僅使締合離子對(duì)的熱運(yùn)動(dòng)能大于靜電吸引力，促進(jìn)了締合離子對(duì)解聚，增加了溶液中的自由離子數(shù)目，還增大了自由離子的遷移速度，這大大增加了溶液中自由離子遷移率，因而溶液電導(dǎo)率表現(xiàn)為隨溫度升高而增加．

當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨溫度升高增加不明顯．隨著溶液中電解質(zhì)濃度升高，電導(dǎo)率隨溫度升高的增加幅度增大．原因在于在濃度較低的溶液中，即使溫度的升高會(huì)加快溶液中自由離子的運(yùn)動(dòng)，但是因?yàn)槠鋽?shù)目增加有限，溶液導(dǎo)電能力也無(wú)法大幅度提升[16]；隨著溶液中電解質(zhì)濃度增大，自由離子數(shù)目與締合離子對(duì)增多，溫度升高會(huì)較大程度地增加溶液中自由離子的數(shù)目并加快其遷移速度[17]．所以，在電解質(zhì)濃度較高的溶液中，電導(dǎo)率隨溫度升高增幅較大．

2.3 水對(duì)電解質(zhì)電離的促進(jìn)作用

圖7給出了KI、LiCl和LiBr3種電解質(zhì)在不同配比的水/乙醇(2∶8與3∶7)體系中的電導(dǎo)率隨電解質(zhì)濃度的變化情況．分析圖7可知，溶質(zhì)種類(lèi)與濃度相同時(shí)，以質(zhì)量比為3∶7的水/乙醇混合液為溶劑的三元溶液體系的電導(dǎo)率要高于以質(zhì)量比為2∶8的水/乙醇混合液為溶劑的三元溶液體系的電導(dǎo)率．這是因?yàn)楦呓殡姵?shù)的溶劑能大大降低離子晶體中正負(fù)離子間的靜電吸引力[18]，使其更容易溶解并離解．由于離子間的靜電吸引力與溶劑的介電常數(shù)成反比，對(duì)于溶質(zhì)種類(lèi)與濃度一定的體系，溶劑介電常數(shù)越高，溶質(zhì)離解度越大，溶液中自由離子數(shù)目越多，溶液電導(dǎo)率越高．在本文實(shí)驗(yàn)溫度范圍(20～40 ℃)內(nèi)，水的介電常數(shù)(80.18～73.15)遠(yuǎn)大于乙醇(25.67～22.05)，且溶劑介電常數(shù)隨水的比例增大而升高[19]．因此，溶質(zhì)種類(lèi)與濃度相同時(shí)，以質(zhì)量比為3∶7的水/乙醇混合液為溶劑的溶液體系電導(dǎo)率較高．

圖7 20 ℃時(shí)KI/LiCl/LiBr在不同配比水/乙醇(2∶8與3∶7)溶液體系中的電導(dǎo)率

Fig.7 The conductivity of KI/LiCl/LiBr-water / ethanol (2∶8 and 3∶7) solutions at 20 ℃

3 結(jié) 論

(1)KI溶液電導(dǎo)率隨其濃度的升高呈線(xiàn)性增加趨勢(shì)，LiCl溶液與LiBr溶液電導(dǎo)率亦隨濃度的升高而增加，但電導(dǎo)率增加速率隨著溶液中電解質(zhì)濃度的升高而逐漸趨緩．

(2)同一溶液體系中，不同溫度條件下的電導(dǎo)率隨電解質(zhì)濃度的變化趨勢(shì)相同．電導(dǎo)率隨溫度升高而增加，且溶液中電解質(zhì)濃度越高，電導(dǎo)率增加的幅度越大．

(3)在水/乙醇混合溶劑體系中增加水的比例會(huì)促進(jìn)電解質(zhì)在溶劑中的電離程度，溶液電導(dǎo)率會(huì)有顯著提高．

[1]SINGHDV,PEDERSENE.Areviewofwasteheatrecoverytechnologiesformaritimeapplications[J].EnergyConversionandManagement, 2016, 111(1):315-328.

[2] 徐士鳴,吳 曦,吳德兵. 一種新型低品位熱能發(fā)電方法及裝置:201510694726.4[P]. 2015-10-21.

XUShiming,WUXi,WUDebing.Anovelmethodanddeviceoflowgradethermalenergypowergeneration: 201510694726.4 [P]. 2015-10-21. (inChinese)

[3]VERMAASDA,GULERE,SAAKESM, et al.Theoreticalpowerdensityfromsalinitygradientsusingreverseelectrodialysis[J].EnergyProcedia, 2012, 20:170-184.

[4]DANIILIDISA,VERMAASDA,HERBERRA.Experimentallyobtainableenergyfrommixingriverwater,seawaterorbrineswithreverseelectrodialysis[J].RenewableEnergy, 2014, 64(2):123-131.

[5]TEDESCOM,CIPOLLINAA,TAMBURINIA, et al.Asimulationtoolforanalysisanddesignofreverseelectrodialysisusingconcentratedbrines[J].ChemicalEngineeringResearchandDesign, 2015, 93(1):441-456.

[6]CHENHong,WANGLisheng,JIANGBo, et al.Measurementsofconductivityforlowconcentrationstrong-electrolytesinorganicsolvents(I)LiBr,LiCl,andLiNO3inalcohols[J].ChineseJournalofChemicalEngineering, 2012, 20(5):1024-1033.

[7]DUANErhong,GUANYanan,GUOBin, et al.Effectsofwaterandethanolontheelectricalconductivityofcaprolactamtetrabutylammoniumhalideionicliquids[J].JournalofMolecularLiquids, 2013, 178(2):1-4.

[8]CAOQi,LUXiaoxing,WUXi, et al.Density,viscosity,andconductivityofbinarymixturesoftheionicliquidN-(2-hydroxyethyl)piperaziniumpropionatewithwater,methanol,orethanol[J].JournalofChemicalandEngineeringData, 2015, 60(3):455-463.

[9]MAEDAK,MAENOK,FUKUIK, et al.Electricalconductivityofaqueousethanolsolutionscontainingammoniumsaltsunderhighpressureat298K[J].JournalofChemicalandEngineeringData, 2013, 58(2):264-270.

[10] 鄭宗寅,吳惠英. 電導(dǎo)率儀檢定裝置測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2009, 78(32):56-57.

ZHENGZongyin,WUHuiying.Evaluationofuncertaintyinmeasurementforfiducialerrorofindicationofconductivitymeterverificationdevice[J].ScienceandTechnologyInnovationHerald, 2009, 78(32):56-57. (inChinese)

[11] 吳石林,張 玘. 誤差分析與數(shù)據(jù)處理[M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 2010.

WUShilin,ZHANGQi.ErrorAnalysisandDataProcessing[M].Beijing:TsinghuaUniversityPress, 2010. (inChinese)

[12]NAYARKG,SHARQAWYMH,BANCHIKLD, et al.Thermophysicalpropertiesofseawater:Areviewandnewcorrelationsthatincludepressuredependence[J].Desalination, 2016, 390(15):1-24.

[13]DEANJA.Lange′sHandbookofChemistry[M].NewYork:McGraw-Hill, 1998.

[14] 黃子卿. 電解質(zhì)溶液理論導(dǎo)論[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1983.

HUANGZiqing.AnIntroductiontotheTheoryofElectrolyteSolutions[M].Beijing:SciencePress, 1983. (inChinese)

[15] 李以圭,陸九芳. 電解質(zhì)溶液理論[M]. 北京:清華大學(xué)出版社, 2005.

LIYigui,LUJiufang.TheTheoryofElectrolyteSolutions[M].Beijing:TsinghuaUniversityPress, 2005. (inChinese)

[16] 陳麗梅,程敏熙,肖曉芳,等. 鹽溶液電導(dǎo)率與濃度和溫度的關(guān)系測(cè)量[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2010, 29(5):39-42.

CHENLimei,CHENGMinxi,XIAOXiaofang, et al.Measurementoftherelationshipbetweenconductivityofsaltsolutionandconcentrationandtemperature[J].ResearchandExplorationinLaboratory, 2010, 29(5):39-42. (inChinese)

[17] 劉衛(wèi)國(guó). 電導(dǎo)率測(cè)定中的離子束縛[J]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2009, 35(10):15-17.

LIUWeiguo.Ionicbindinginthemeasurmentofelectricalconductivity[J].IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection, 2009, 35(10):15-17. (inChinese)

[18] 沈 青. 分子酸堿化學(xué)[M]. 上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社, 2012.

SHENQing.MolecularAcid-BaseChemistry[M].Shanghai:ShanghaiScienceandTechnologyLiteraturePublishingHouse, 2012. (inChinese)

[19] 姜 波,王利生,李彌異.NaBr,NaCl和KBr在幾種有機(jī)溶劑中活度系數(shù)的測(cè)定[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程, 2011, 28(3):25-32.

JIANGBo,WANGLisheng,LIMiyi.ActivitycoefficientmeasurementofNaBr,NaClandKBrinselectedorganicsolvents[J].ChemicalIndustryandEngineering, 2011, 28(3):25-32. (inChinese)

Study of conductivity characteristics of ternary solutions KI/LiCl/LiBr-water-ethanol

XU Shiming*1,2, LIU Huan1, WU Xi1, WU Debing1, ZHANG Hongjun1, CHEN Shunquan2, CHEN Jing2

( 1.Key Laboratory of Ocean Energy Utilization and Energy Conservation of Ministry of Education, School of Energy and Power Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China； 2.Guangdong Key Laboratory of Membrane Material and Membrane Separation, Guangzhou Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 511458, China )

Both strong electrical conductivity and low heat separation energy consumption are required for the working solution of thermoelectric conversion cycle based on reverse electrodialysis theory. Ethanol with low heat of vaporization is partially substituted for water with high heat of vaporization to reduce the energy consumption during heat separation of electrolyte solution. In order to understand the conductivity characteristics of different electrolytes in electrolyte-ethanol-water ternary solutions, at temperature range of 20-40 ℃, a conductivity meter is applied to determine the conductivities of KI, LiCl and LiBr in mixed water/ethanol solvents with mass ratio of 2∶8 and 3∶7 at different concentrations. The effects of concentration, temperature and solvent composition on conductivity are discussed. It is shown that in the measured range, the conductivity of electrolyte solution increases with increasing temperature and concentration, and the higher the concentration is, the greater the effect of temperature on conductivity is. For the same solution, the variation tendency of conductivity with concentration is similar at different temperatures, and the increased mass ratio of water in solvent significantly enhances the conductivity of electrolyte solution.

conductivity; ethanol; water; temperature; concentration

1000-8608(2017)01-0023-06

2016-05-26；

2016-11-11．

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51606024)；中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016M591427)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(DUT15RC(3)054)；廣東省膜材料與膜分離重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題資助項(xiàng)目(GIAT2016061404).

徐士鳴*(1957-)，男，教授，E-mail: xsming@dlut.edu.cn.

TQ150.1

A

10.7511/dllgxb201701004