实验数据与前人模型的对比

为了更系统地评价本次实验数据精度，将本次获取的溶解度与前人溶解度模型预测结果进行对比。在已有的CO2溶解度模型中，Duan等（2006）的模型是目前认可度高且精度较高的模型，平均误差约为7％，但这个模型只能预测533K以下的溶解度数据。Mao等（2013）在Duan模型的基础上，改进了理论方法并更新了实验数据，采用分段拟合参数的方法建立广阔温压、盐度范围（273～723K、0.1～150MPa、0～4.5mol／kg）下的CO2溶解度预测模型，其平均偏差为4.62％。本研究采用这两个溶解度模型预测结果与本实验数据进行对比。

图3－7 同温度不同压力下纯水中CO2溶解度本实验数据与前人数据对比

（一）CO2在纯水中的溶解度数据与前人模型的对比

图3－11为CO2在纯水中溶解度数据与Duan等（2006）和Mao等（2013）模型的对比，表3－9为本实验数据与模型的偏差。与Duan和Mao模型结果的平均偏差分别为2.52％和4.13％，最大偏差分别为6.35％和53.66％。从图3－11及表3－9中可看出，本实验在纯水中的溶解度数据与Duan和Mao的模型在298.15K以上拟合较好，实验数据与模型预测结果较一致。而在298.15K以下本实验数据与模型偏差较大（见图3－11右边低温段放大图）。然而这两个模型之间的偏差则更大，例如Duan等（2006）和Mao等（2013）模型预测值与本实验数据在30MPa、273.15K的偏差分别为－2.85％和9.81％，在40MPa、273.15K的偏差分别为－5.73％和14.29％，在50MPa、273.15K的偏差分别为－4.94％和23.95％；并且发现，前人实验数据在低温（常温以下）高压下（20MPa以上）较少（见表3－1），这可能导致在低温段模型预测不准。在298.15K以下本实验数据与Duan等（2006）的模型相比偏低，与Mao等（2013）的模型相比偏高；且Mao的模型在低温段的溶解度值随温度压力变化很小。

图3－8 同压力不同温度下CO2在纯水中溶解度本实验数据与前人数据对比

总体上看，本实验测得的溶解度数据与Duan的模型预测值较为一致，与Mao的模型预测值偏差较大。在室温下（298K以下）和高温（533K以上）下的溶解度数据与前人模型误差较大，如10MPa、553.15K和10MPa、573.15K偏差分别与Duan和Mao的模型为12.56％和53.66％，主要原因是前人在低温高压下的实验数据缺失，在实验数据基础上建立的模型外推的低温高压下预测结果误差大。另外，由于CO2在10MPa高温下溶解度值较小，也是实验数据与模型偏差较大的原因。

图3－9 CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度数据与前人数据对比

图3－10 CO2在5MNa Cl溶液中的溶解度数据与前人数据对比

图3－11 CO2在纯水中溶解度与Duan和Mao模型的比较

（右图为低温段的放大）

表3－9 CO2在纯水中的溶解度与前人模型的绝对偏差

续表3－9

（二）CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据与前人模型的对比

图3－12为本研究得出的CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据与Duan等（2006）和Mao等（2013）模型的对比。值得注意的是，前人的两个模型均不能计算5MNa Cl溶液的溶解度。表3－10、表3－11分别表示本实验CO2在1M和3MNa Cl溶液中的溶解度数据与模型预测结果的偏差。从图3－12可看出：与纯水中的溶解度数据相似，实验数据与模型大都拟合较好，在298.15K以下偏差较大。另外，前人研究中298K以下CO2在Na Cl溶液中的实验数据极少，且几乎都是常压下的数据，高压下的数据严重缺乏（见表3－2）。与Duan的模型相比，CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为2.76％，最大偏差达6.58％；在3MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为2.42％，最大偏差约为10.04％。与Mao的模型相比，CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度平均绝对偏差约为2.06％，最大偏差达10.97％；在3MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为1.98％，最大偏差达5.85％。表明本次研究得出的CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据除低温条件下（室温以下）偏差较大，其他温压条件下与模型预测结果较一致。目前，笔者未能发现可计算CO2在5MNa Cl溶液且包含本实验温度压力范围的溶解度模型，故CO2在5MNa Cl浓度下的溶解度数据无法比较。

图3－12 CO2在Na Cl溶液中的溶解度实验数据与Duan和Mao的模型预测结果的比较

（右图为低温段的放大图）

表3－10 CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度与前人模型的偏差

表3－11 CO2在3MNa Cl溶液中的溶解度与前人模型的偏差