基于量子化学理论和溶剂化模型的化工过程分析与合成课程仿真实验设计

作者：戚律; 吴楠桦; 钟璟^*

来源：实验技术与管理, 2023, 40(12): 115-142.

DOI：10.16791/j.cnki.sjg.2023.12.016

• 量子化学理论
• 溶剂化模型
• 萃取精馏
• 仿真实验
• 教学设计

该文将密度泛函理论（density function theory,DFT）、溶剂化模型和化工过程分析与合成课程深度融合，设计了乙腈-水二元共沸物萃取精馏分离仿真实验，使用类导体屏蔽片段活度系数（conductor-like screening model-segment activity coefficient,COSMO-SAC）溶剂化模型计算，基于乙腈对水的相对挥发度筛选目标离子液体（targeted ionic liquid,IL）。通过DFT计算及分子表面电荷密度曲线剖析离子液体与乙腈和水的微观相互作用，探究离子液体提升分离性能的作用机理；使用Aspen Plus和MATLAB软件的遗传算法优化萃取分离离子液体工艺。该仿真实验融合了物理化学、化工热力学、化工原理和化工技术经济与管理等专业课程的前沿内容，将学科前沿理论与化工实践应用紧密结合，夯实了学生专业基础，激发了学生对学科前沿的兴趣，为培养化工复合型人才提供了课程改进创新思路。

• 出版日期2023
• 单位常州大学