气体在离子液体中的溶解度

本例中，计算了CO$_2$在离子液体中的溶解度，并与实验数据进行了比较。

Compounds - Add Compounds导入CO$_2$的coskf文件，并在Compounds - List of Added Compounds中设置CO$_2$的Antoine系数：

注意，Antoine系数最好有实验数据，没有实验数据的情况下，点击Estimate按钮可以估算一个数值，如果不估算也不输入，则该值将使用0值，精度将大大下降。

COSMO-RS → Compounds → Compound with multiple forms，点击下图所示位置的搜索按钮，分别搜索并添加IL_cation_1-butyl-3-methyl-imidazolium、IL_anion_bis(trifluoromethylsulfonyl)amide：

点击Save按钮，保存该化合物，例如名为IL_Bmim_Tf2N。

将合并后的化合物IL_Hmim_Tf2N导入：Compounds → Add Compounds，选择IL_Hmim_Tf2N.multipleform文件，然后设置溶解度计算：

• Properties → Solubility in Mixture

溶剂可以直接选择IL_Hmim_Tf2N即可，溶质可以通过点击加号，搜索、加入，并分别设置温度、压强，并设置溶质为gas：

得到4条溶解度曲线（4种压强），以及下方表格列出的具体溶解度数值：

在这个例子中，我们还计算了CO$_2$在相对高压下的溶解度。在这种情况下，为了得到更准确的结果，我们还需要考虑气体的非理想行为 — 气体逸度：

f$_{gas}$ = P$_{gas}$Φ(T,P)

其中f$_{gas}$为给定温度、压强下的逸度，Φ(T,P)为逸度系数，近似为（注意这些值只是近似值，不适用于更高的压强）：

• Φ(T=282.0K,P)≈(1−0.06(P/MPa))
• Φ(T=297.3K,P)≈(1−0.05(P/MPa))
• Φ(T=322.8K,P)≈(1−0.04(P/MPa))

我们可以使用前面计算得到的溶解度，但压强用逸度来代替：

结果可与文献M.B. Shiflett and A. Yokozeki, Solubility of CO2 in Room Temperature Ionic Liquid [hmim][Tf2 N], Journal of Physical Chemistry B 111, 2070 (2007)中的实验值进行比较（不同版本的COSMO-RS，结果可能略有差异）。

对于低压，可以使用亨利定律常数估算气体溶解度：

x = P$_{gas}$Φ(T,P)/H$_{gas}$

对于低压，Φ(T,P)接近1。亨利定律常数的计算参考：分子在离子液体中的亨利常数计算)，可以计算得到[HMIM]$^+$[Tf$_2$N]$^-$中CO$_2$的亨利定律常数：

• T=282 K时，H=2.24 MPa
• T=297.3 K时，H=3.20 MPa
• T=322.8 K时，H=5.51 MPa

离子液体中的气体选择性可定义为：S$_{i/j}$ = H$_i$/H$_j$

其中S$_{i/j}$是离子液体中气体i和j之间的选择性值；H$_i$和H$_j$是气体i和j的亨利定律常数，可以使用COSMO-RS教程“分子在离子液体中的亨利常数计算”中描述的方法进行计算。

• M.B. Shiflett and A. Yokozeki, Solubility of CO2 in Room Temperature Ionic Liquid [hmim][Tf2 N], Journal of Physical Chemistry B 111, 2070 (2007)