高温高压下CO2-H2O-NaCl水溶液的性质研究成果

2.1.2.1 　膨胀计

膨胀计也可视为一种VVP，体积可以通过活塞改变。早期的设备通常用Hg作为液体活塞，通常带来环境问题和中等的密度测量精度（±0.5%～1%）。精确的密度数据用高温膨胀计获得，溶液置于不锈钢高温炉中，高温炉通过毛细管连接到298.15K的恒温Hg储存器当中。当样品被加热时，溶液膨胀，多余的Hg被排入重量瓶中，进而保持压力恒定。

排出的Hg的体积等于由于温度改变造成的溶液体积变化。20世纪60年代被Ellis等[42，86]广泛用于测量电解质溶液密度膨胀计的简图如图2-4所示。Ellis用其测量的密度误差为±0.000 05g/cm3或高温下（473.15K）±0.005%。

伯克利的Pitzer课题组用类似的膨胀计研究电解质水溶液，不同的是加热过程中溶液体积的膨胀是通过高差计测量柱子中Hg的高度来实现的。473.15K下密度测量误差为±0.005g/cm3或±0.05%[141]。

2.1.2.2 　活塞密度计

德国卡尔斯鲁厄的Franck研究组使用变体积压力计测量高温高压下密度的研究已有20多年。原始的高压腔如图2-5所示，其最高耐受温度和压力分别为774.15K和300MPa。这种高压圆筒腔由镍-钢合金制作而成，其结构从一个极端的合成的蓝宝石视窗延伸到可移动的活塞的前端。铂镜子镶嵌在活塞上可以对样品进行直接的观察。可移动活塞的位置，进而可以通过一个磁元件来测量样品的体积，误差在±0.4%～1%[128]。

图2-4　Ellis课题组用到的膨胀计[140]

图2-5　Franck和合作者用到的活塞压力计示意图[128](www.xing528.com)

2.1.2.3 　金属波纹管密度计

对于高浓度电解质溶液P-V-T-x性质测量，Franck课题组用到了一种由Hilbert设计的变体积压力计，如图2-6所示。样品添加到一个纯镍波纹管中，以防止腐蚀和允许体积的弹性变化。这个腔位于不锈钢高压釜内，高压釜浸在一个内部加热的填满氩气的容器中。

图2-6　金属波纹管密度计示意图[142]

包含封闭镍腔的填充水的高压釜内总是与外部处于压力平衡状态，室温下，且高压容器部分充填汞。波纹管的体积的变化由室温腔中汞液面上的一个浮子来记录。浮子的位置由外面的（电感）磁场确定。

这种方法测量体积的误差从373.15K、100MPa的±0.013%到400MPa的±0.42%。