熱力學課程報告

1、課程編號#: S01Q2014年秋季學期高等熱力學課程報告Shakeel F., Bhat M. A., Haq N., et al. Measurement, Correlation and Thermodynamics of Solubility of Metronidazole in 2-(2-ethoxyethoxy)ethanol + Water Cosolvent Mixtures at (298.15 to 333.15) KJ, Journal of Molecular Liquids,2014, 200(2014): 398-403/甲硝唑在(298.15 to 333.15

2、) K 時在二乙二醇單乙醚和水的共溶劑混合物中溶解度的測量、相關性及熱力學研究Xia F, Tian J. Study on dyeing properties of wool fabric under low temperatureC/The 2010 International Conference on Information Technology andScientific Management, Scientific Research Publishing, Wuhan. 2010./ 低溫下的羊毛 織物染色性能的研究Measurement, Correlation and Ther

3、modynamics of Solubilityof Metronidazole in 2-(2-ethoxyethoxy)ethanol + WaterCosolvent Mixtures at (298.15 to 333.15) KFaiyaz Shakeel a，b,*, Nazrul Haq a，b, Fars K. Alanazi b，c, Ibrahim A. Alsarra a，ba Center of Excellence in Biotechnology Research, College of Science, KingSaud University, P.O. Box

4、2460, Riyadh 11451, Saudi Arabiab Department of Pharmaceutics, College of Pharmacy, King Saud University,P.O. Box 2457, Riyadh 11451, Saudi Arabiac Kayyali Chair for Pharmaceutical Industry, Department of Pharmaceutics,College of Pharmacy, King Saud University, P.O. Box 2457, Riyadh 11451,Saudi Arab

5、ia問題描述甲硝唑的IUPAC命名為是2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇（分子式C6H9N3O3； 摩爾質(zhì)量171.15gmol-1, CAS注冊號443-48-1 ）。它是一個功能強大的抗原生動物 藥和抗菌劑，臨床上在阿米巴結腸炎，賈第蟲病和毛滴蟲病的治療是有效。它是 一種微溶藥物在水（平衡溶解度為10mgmL-1的在20C和10.5 mg-mL-1在25 C 下），這是甲硝唑配方開發(fā)的主要障礙。藥物的熱力學參數(shù)焓和熵表明重要的熱 性能，可用于藥物的熱特性化。這些熱參數(shù)也被用來表征藥物的結品或非結品性 質(zhì)及溶解度和溶解速度。一些共溶劑如乙醇，二甲基乙酰胺，丙二醇和丙酮縮甘 油已被用于提高甲硝唑

6、的水溶性。共溶劑技術是水溶液中藥物增溶和穩(wěn)定的無錯 技術。共溶劑混合物中的水難溶性化合物的溶解度數(shù)據(jù)（存在溫度依賴性），在 醫(yī)藥，化工等行業(yè)的廣泛應用使得其具有顯著的重要性。乙醇，丙二醇和聚乙二 醇-400常用于水難溶性化合物的配方開發(fā)和增溶作用的共溶劑。最近二乙二醇單 乙醚也被研究作為乙醇，丙二醇和聚乙二醇-400在各種水難溶性藥物，如對乙酰 氨基酚，雙氯芬酸鈉，格列本脲，利培酮，他達拉非，縮氨基硫脲和異煙肼類似 物中增溶作用的高效和替代共溶劑。甲硝唑在二乙二醇單乙醚和水的共溶劑混合 物中溫度依賴性的溶解度數(shù)據(jù)還沒未見報道。因此，本研究的目的是要使用搖瓶 方法在不同的二乙二醇單乙醚和水的共溶

7、劑混合物中研究甲硝唑的溫度依賴性 溶解度數(shù)據(jù)（從2981.5K至333.15K）。文章采用的數(shù)理模型/實驗方法材料：研究中使用的甲硝唑（質(zhì)量分數(shù)純度0.992）得自Sigma Aldrich公司 （圣路易斯，密蘇里州）?？ū卮糏UPAC名：二乙二醇單乙醚和質(zhì)量分數(shù)純 度0.999，樣品從Gattefosse購買（法國里昂），蒸餾水從蒸餾裝置收集。甲硝唑溶解度測量：甲硝唑在不同二乙二醇單乙醚（質(zhì)量分數(shù)m=0.0-1.0） 和水的共溶劑混合物中的溶解度，由搖瓶法在常壓和溫度范圍298.15-333.15K 內(nèi)測量。過量甲硝唑在10ml容量瓶中加入5g溶于各共溶劑混合物。每個固-液 混合物，然后保持

8、在恒溫搖床水浴，以100rpm時的振蕩速度保持72小時。72 小時后，所有的固-液混合物從搖床水浴中取出，并在2小時內(nèi)每個燒瓶底部使 其沉降藥物顆粒。藥物顆粒完全沉淀后，取每個樣品的上清液，稀釋，并使用紫 外可見分光光度計（SP1900，西門子，德國）在320納米波長下進行甲硝唑的量 化。分光光度法觀測（2至20）四gg-1，相關系數(shù)0.999的線性濃度范圍，在溫 度（T）的標準不確定度為0.20K。甲硝唑溶解度的相對標準不確定度u（xe）被 記錄為0.94%。甲硝唑實驗摩爾分數(shù)溶解度（xe），按照文獻計算。 6實驗溶解度與Apelblat方程的相關性：Apelblat方程用于將甲硝唑的實驗溶

9、 解度與計算值相關聯(lián)，并研究溫度對甲硝唑摩爾分數(shù)溶解度的影響。根據(jù)Apelblat方程，甲硝唑的摩爾分數(shù)溶解度可以用公式來表達：ln x = A + B/T + Cln（T）。其中，x和T分別代表甲硝唑的計算溶解度和絕對溫度（K）。參數(shù)A，B和C是 經(jīng)驗常數(shù)（Apelblat參數(shù)），它是由多元回歸分析確定。甲硝哩的溶解度與Yalkowsky模型的相關性：Yalkowsky對數(shù)-線性模型用 來將甲硝唑實驗溶解度與計算值關聯(lián)，并評價共溶劑的混合物對摩爾分數(shù)溶解度 的影響。對于Yalkowsky模型，甲硝唑的摩爾分數(shù)溶解度可以用公式來計算：logS = m logS + m log5。其中，S甲硝唑

10、在二乙二醇單乙醚和水的共溶劑混 m 1122m合物中的摩爾分數(shù)溶解度；S1和S2分別代表硝唑在均勻二乙二醇單乙醚和水中 的摩爾分數(shù)溶解度；m和m2分別代表二乙二醇單乙醚和水的質(zhì)量分數(shù)（無甲硝 唑）；xe與Sm相關聯(lián)，并計算出根的百分數(shù)均方偏差。甲硝唑溶解的熱力學參數(shù)：甲硝唑的熱力學參數(shù)在不同二乙二醇單乙醚和水 的共溶劑混合物中的增溶和溶解熱力學包括溶解焓，吉布斯自由能和溶解熵。甲 （alnxNH 0硝唑的溶解焓值根據(jù)范特霍夫分析確定，偵：如）J =_T。其中，R是 hm p通用氣體常數(shù)和Thm代表平均諧波溫度（315.23 K）。主要結論該研究使用搖瓶方法研究抗原生動物藥甲硝唑的摩爾分數(shù)溶解度

11、在各種二 乙二醇單乙醚和水的共溶劑混合物中的摩爾分數(shù)溶解度從298.15-333.15K。甲硝 唑的溶解度發(fā)現(xiàn)隨共溶劑混合物中二乙二醇單乙醚的溫度和質(zhì)量分數(shù)增加的增 加。甲硝唑的實驗溶解度數(shù)據(jù)表明與Apelblat方程和Yalkowsky模型有很好的相關 性，相關系數(shù)的范圍為0.994-0.999。溶解熱力學研究表明甲硝唑在所有共溶劑混 合物表示吸熱和自發(fā)溶解。根據(jù)這項研究的溶解度數(shù)據(jù)，甲硝唑被認為是可溶于 純凈的二乙二醇單乙醚和略溶于純水。研究結果表明二乙二醇單乙醚可作為甲硝 唑配方開發(fā)的一個生理上相容的共溶劑。個人對文章的評價和后續(xù)工作構思本文最大的貢獻就是詳細探究了甲硝唑的摩爾分數(shù)溶解度

12、在各種二乙二醇 單乙醚和水的共溶劑混合物中的摩爾分數(shù)溶解度從298.15-333.15K。文章思路清 晰，簡潔明了，理論結合實際，對將對制藥/化工行業(yè)在藥物提純，溶解研究， 處方前研究和甲硝唑的配方開發(fā)有益的。后續(xù)工作可能思考二乙二醇單乙醚和水 的共溶劑混合物對于其他物質(zhì)溶解度的影響，和不同共溶劑混合物之間的對比研 究。Study on Dyeing Properties of Wool Fabric under LowTempertatureFengrong Xia, Junying TianSchool of Textile, Tianjin Polytechnic University,

13、 Tianjin 300160, China問題描述羊毛是紡織工業(yè)最重要的纖維通常用于生產(chǎn)高檔服裝，由于其特殊的豐滿性 能，彈性手感，保暖性和舒適性。羊毛織物傳統(tǒng)的染色的長時間的沸騰溫度是嚴 格控制，這可以產(chǎn)生不利的力學性能影響，影響梳理，精梳，紡紗，織布操作。 羊毛纖維通常在高溫下染色很長一段時間，因為茂密的規(guī)模結構和疏水性的脂質(zhì) 層覆蓋在羊毛纖維表面上。它不僅浪費資源，但也使得羊毛發(fā)黃和強度下降。為 了節(jié)約能源，提高羊毛的質(zhì)量，染色溫度應盡可能低，最好保留了原有的方式。 此研究工作包括在低溫下活性染料染色羊毛使用低溫輔助，在同一時間，對活性 染料染色的羊毛織物的皂洗牢度和摩擦牢度的測量和評

14、估，最后，對加入少量助 劑的活性染料的染色熱力學和動力學測量，計算和模擬分析，以確定最佳的羊毛 織物的染色工藝。文章采用的數(shù)理模型/實驗方法材料:純羊毛針織面料（26tex）由中國內(nèi)蒙古鄂爾多斯提供;活性黃4G由亨斯邁 提供。染色工藝：常溫染色處方：2%活性黃4G（owf），2%硫酸銨（owf），浴比1:50且酸 度由乙酸調(diào)節(jié)至pH為4-4.5；低溫染色處方：2%活性黃4G （owf），1%米色組，2%硫酸銨（owf），浴 比1:50且浴液的酸度用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至4-4.5。染色動力學的研究：羊毛的重量是0.2g，浴比1000:1，準備14組染?。?#14 #），用2.5ml的的標準化0.4

15、g/L染料溶液，加入染色助劑，加蒸餾水至200ml。 測量蒸餾水線容量，搖均勻后在最大的波長，分別測試吸水性。染色時間（1# 14# ）是 1,3,5,7,10,12,15,20,30,45,60,75,90,120 分鐘，染浴溫度分別是 80。和 100 C，染色吸收率是在不同溫度下獲取。最后測試的吸光度，繪制上染率曲線， 并計算擴散系數(shù)。染色熱力學研究：將標準的鍍銘后處理液（0.4g/L）取1,2,3,4,5,6,7,8,9,10毫升分 別倒入燒杯中。將染料溶液倒入染浴中升高溫度至60C，然后以2C/min的速度 分別加溫到70C和90C。然后將染色羊毛樣品從染浴中拿出，用溫水和冷水徹底

16、洗滌，擠壓，并在室溫下干燥。最后測試的吸光度，繪制吸附曲線，計算染色親 和力和染色熵。主要結論在染色動力學研究中，前10分鐘的染料吸收率是非常快，然后達到平穩(wěn)。最 終的染料吸收率是在80。到100*間，然而，初始上染率，在80蝦比100C以 上更好，因此低溫下也是可行的；達到平衡所需的時間在更高的染色溫度總是更 短,值得注意的是，在較高溫度下的早期階段，纖維中含有更多的染料，但在后 一階段染色染料變少。因此，在100。下的半染時間小于80C。這意味著較短的染 色時間以達到平衡；擴散系數(shù)在80C和 100C是一樣好，隨著時間增加擴散系數(shù)變 化的基本趨勢逐漸減少，并在前10分鐘大大降低，這也解釋了

17、主要集中在前10 分鐘的染色過程。在染色動力學研究中，處理羊毛的吸附平衡在90CT比70。以子，羊毛纖維在 高溫下具有很強的吸附性。由于規(guī)模結構，染色溫度的增加會導致染色率增加。 同時，染料對纖維和染浴都具有親和性，驅動力變得使染料更迅速地從染浴中到 纖維上，當溫度升高時親和力會有所下降。隨著染色熵的增加，染色取向度將變 得更高，同時纖維吸附的可能性變得更小。牢度在高溫和低溫下沒有明顯差異， 考慮到環(huán)境問題和羊毛在沸液中的拉伸強度的下降，染色溫度低是對我們更有利 的。該研究發(fā)現(xiàn)染色動力學染色可以成功地用于纖維的攝取率和通過使用少量 助劑在染液和纖維的分布趨勢，評估染色樣品的特性后發(fā)現(xiàn)低溫相當?shù)牟诲e，色