化学工程

异丙醇-水-1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐物系等压汽液平衡数据的测定[刊]/李群生,邢凤英…(北京化工大学)∥石油化工.2008,37(1).-67-71在101.32 kPa下,测定了含离子液体1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐([EMIM][BF_4])的异丙醇.水物系的等压汽液平衡数据,并研究了[EMIM][BF_4]对异丙醇-水物系分离     

低黏度离子液体的合成、表征及性能研究

合成了两种以二氰胺根为阴离子的低黏度离子液体1-羟乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐,采用~1H NMR,FTIR,ESI-MS方法对其结构进行了表征。对两种离子液体的密度、黏度、溶解性、熔点和热稳定性等物化性质及热力学性质进行了考察,初步探讨了它们吸收CO_2的性能,并与实验室常用的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF_4])进行了对比。实验结果表明,二氰胺根的引入可降低离子液体的黏度,在阳离子上引入羟基可增加离子液体的水溶性,两种离子液体吸收CO_2的性能均优于[Bmim][BF_4]。该研究结果为进一步探讨低黏度离子液体在CO_2捕集中的应用提供了基础数据。     

含磷酸酯官能团离子液体对钢-钢摩擦副的摩擦磨损性能

合成了2种含磷酸酯官能团的离子液体,即1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMIM]DMP)和1-甲基-3-乙基咪唑磷酸二甲酯盐([MEIM]DMP),用核磁共振氢谱仪表征了其结构,采用SRV摩擦磨损试验机考察了所制备离子液体作为润滑剂对钢-钢摩擦副的摩擦学性能,并与磷嗪(X-1P)进行了比较,采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了磨损表面元素的化学状态及其磨斑形貌。结果表明,所合成的离子液体[MMIM]DMP和[MEIM]DMP具有优良的润滑性能,摩擦系数低,抗磨性能优良。离子液体在摩擦过程中形成了化学吸附边界润滑膜,有效地起到了抗磨、减磨的作用。     

预测乙烷/离子液体系统溶解平衡的UNIFAC模型

采用UNIFAC模型对乙烷在1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([RMIm][Tf2N],R=乙基(E)、丁基、己基、辛基(O)、癸基)离子液体中的113个溶解度数据进行关联,得到了乙烷与主基团CH2—和[MIm][Tf2N]间的交互参数,建立了预测乙烷在该类离子液体中溶解度的UNIFAC模型。利用该模型预测了乙烷在[EMIm][Tf2N]和[OMIm][Tf2N]两种离子液体中的溶解度,预测值与文献值吻合较好,平均误差分别为4.01%和3.81%,最大误差为9.86%。将该模型用于分析改变烷基链长对乙烷在[RMIm][Tf2N]离子液体中溶解度的影响发现,在烷基链长较短时,增加其链长可有效提高乙烷的溶解度;但当烷基链长较长时,其效果减弱。该模型可对乙烷在该类离子液体中的溶解度进行有效预测,为其相关的传质分离过程提供相平衡数据。     

离子液体中间体的合成及表征

用直接合成法通过季铵化反应合成了N-甲基-N′-乙基眯唑溴盐([emim]Br)、N-甲基-N′-丙基咪唑溴盐([pmim]Br)、N-甲基-N′-丁基咪唑溴盐([bmim]Br)、N-(2-羟乙基)-N′-甲基咪唑氯盐([C_2OHmim]Cl)、N-戊基吡啶溴盐([C_5py]Br)等5种阴离子为卤离子的咪唑类和吡啶类离子液体中间体。用~1H NMR和~(13)C NMR对产物进行了表征,证明了该合成方法的可靠性。     

氨基酸离子液体的制备及对二氧化碳的吸收

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐和L-赖氨酸为原料,采用两步法合成了一种新型多氨基功能化离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑赖氨酸([APmim][Lys]),用于对CO_2的吸收,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等对其进行表征。采用单因素法研究浓度和温度对离子液体吸收CO_2效果的影响;探讨了该离子液体的循环稳定性。结果发现:在30℃时,质量分数为20%的[APmim][Lys]离子吸收液具有较好的吸收效果,对CO_2的吸收量可达1.72 mol/mol IL;经过7次循环吸收-解吸操作,吸收率仍高于89.5%,具有良好的循环稳定性。     

新型马尿酸盐类离子液体的腐蚀性与摩擦学性能

设计开发了3种马尿酸盐类离子液体：1-丁基-3-甲基咪唑马尿酸盐离子液体[BMIM][Hip]、胆碱马尿酸盐离子液体[CHO][Hip]和三丁基十四烷基鏻马尿酸盐离子液体[P₄₄₄₁₄][Hip],通过电化学和摩擦学方法分别考察了这3种离子液体对低碳钢的腐蚀性,及其作为润滑剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能,并与传统1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIM][BF₄])进行比较。结果表明：传统离子液体[BMIM][BF₄]对低碳钢的腐蚀性较强;合成的3种离子液体对低碳钢的腐蚀性均非常弱,其中[CHO][Hip]对低碳钢的腐蚀性最弱;此外,合成的3种离子液体在钢/钢摩擦副上均表现出优异的摩擦学性能,使用[BMIM][Hip],[CHO][Hip],[P₄₄₄₁₄][Hip]润滑时摩擦副的磨损量分别为使用[BMIM][BF₄]润滑时磨损量的9.3%,5.3%,18.1%。     

不同阳离子醋酸类离子液体作萃取剂分离丙酸甲酯-甲醇共沸体系

采用COSMOthermX软件从27种阳离子和26种阴离子组成的702种离子液体(ILs)中筛选出1-丁基-2,3-二甲基咪唑醋酸盐([BMMIM][Ac])、1-乙基-2,3-二甲基咪唑醋酸盐([EMMIM][Ac])和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][Ac])为萃取剂,在101.3 kPa下,测定了丙酸甲...     

离子液体中正丁基苯基醚的绿色合成方法

制备了1-甲基-3-正丁基咪唑氟硼酸盐([bmim]BF_4)和N-正丁基吡啶氟硼酸盐([bpy]BF_4)两种离子液体,并作为溶剂和催化剂用于正丁基苯基醚的合成。考察了反应条件对正丁基苯基醚产率的影响,探讨了正丁基苯基醚的合成反应机理。在反应条件为65℃、2 h、氯代正丁烷与苯酚钠摩尔比为1∶1.2、离子液体与反应物的质量比为2∶1时,分别以[bmim]BF_4、[bpy]BF_4和混合离子液体([bmim]BF_4和[bpy]BF_4的摩尔比为1∶1)为溶剂和催化剂时,正丁基苯基醚的产率分别为80.2%、85.1%和96.9%。结果表明,混合离子液体因提高了与极性相异反应物的相溶性而明显提高了正丁基苯基醚的产率,并且具有良好的重复使用性能。     

磷酸酯类离子液体在燃油深度脱硫中的应用

研究了3种磷酸酯类离子液体,即1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MM im]DM P)、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EM im]DEP)和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([BM im]DBP)的制备过程,考察了这3种磷酸酯类离子液体对模型油中3-甲基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩的脱除效果及磷酸酯类离子液体的电化学再生方法。实验结果表明,这3种磷酸酯类离子液体的脱硫能力强弱顺序为:[EM im]DEP>[BM im]DBP[MM im]DM P;且对二苯并噻吩的脱除效果最好,对苯并噻吩的脱除效果次之,对3-甲基噻吩的脱除效果较差。以[EM im]DEP为萃取剂,油剂质量比为1∶1时,经5次萃取后,二苯并噻吩的脱除率可达到99.5%。利用电解法对[EM im]DEP进行了再生,在5~10V电压下电解10h,[EM im]DEP的脱硫率可以达到新鲜[EM im]DEP的90%以上。     

[bmim]OH和[A336][FeCl_4]混合离子液体氧化吸收硫化氢

为了降低非水相催化氧化硫化氢体系的运行成本,将碱性的氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]OH)离子液体与价格较低的酸性三辛基甲基铵四氯铁酸盐([A336][FeCl_4])离子液体分别按照0.2∶1、0.5∶1、0.8∶1、1∶1和2∶1的比例混合,用所得到的混合离子液体进行硫化氢氧化吸收实验,系统研究了混合离子液体的水溶性、密度、红外光谱、黏度和酸性强度等性能,并对其硫容和反应产物进行了分析。研究结果表明:(1)[A336]FeCl_4季铵盐离子液体的酸性强度和价格均低于[bmim]Fe Cl4离子液体,可以降低离子液体非水相催化氧化硫化氢体系的成本;(2)混合离子液体不仅同时具有[bmim]OH和[A336][FeCl_4]的骨架结构,且其p H值、黏度和硫容均随[bmim]OH量的增加而增加;(3)混合离子液体明显弱于[A336][FeCl_4]离子液体的酸性强度,有利于硫化氢的吸收,其黏度随温度上升而剧烈下降的性质有利于中、高温脱硫。结论认为,当[bmim]OH/[A336][FeCl_4]的物质的量之比在0.5∶1~1∶1时,可以构建成本较低、酸性适中、黏度较低、硫容较高的中、高温脱硫体系。     

离子液体催化合成反丁烯二酸二乙酯

合成了氯化1-丁基吡啶/AlCl_3、碘化3-乙基-1-甲基咪唑/AlCl_3、[3-乙基-1-甲基咪唑][BF_4]等离子液体,并应用于催化合成反丁烯二酸二乙酯。其中以氯化1-丁基吡啶/AlCl_3为催化剂的酯化率可达66%以上。研究了氯化1-丁基吡啶/AlCl_3用量及其酸性对催化酯化的影响。结果表明,该催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7.6%时比较适宜,当氯化1-丁基吡啶与AlCl_3的摩尔比为1：1.5时,催化剂呈酸性,催化性能较好,并以FT-IR表征了所合成的反丁烯二酸二乙酯。     

Brφnsted酸性离子液体[HMIPS]OTs的合成及其在酯化反应中的应用

实验以六亚甲基亚胺、1,3-丙烷磺酸内酯、N-甲基咪唑等为原料,合成一种新型Brφnsted酸性离子液体催化剂1-(3-磺丙基)六亚甲基亚胺对甲苯磺酸盐([HMIPS]OTs).以1H NMR、FT-IR、TG和DTG等方法对其结构、热稳定性和酸性进行了表征.分别考察了[HMIPS]OTs对乙酸和环己醇及甲基丙烯酸和甲...     

添加萘基功能化离子液体润滑脂的摩擦学性能

以三氟甲基磺酰胺为阴离子,萘基功能化咪唑为阳离子,合成了2种萘基功能化离子液体——1-萘甲基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体(［NMMIm］NTf₂)和1-萘甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体(［NMBIm］NTf₂);并将其添加到聚α烯烃(PAO10)复合锂基润滑脂中,采用四球摩擦试验机考察了其摩擦学性能。结果表明：添加萘基功能化离子液体的复合锂基润滑脂在室温(25 ℃)和高温(100 ℃)下均能降低摩擦系数、减小磨斑直径,表现出优异的减摩抗磨性能。通过X射线光电子能谱对磨斑表面元素进行分析,结果表明：萘基功能化离子液体优异的摩擦学性能归因于离子液体中的活性元素N、O、P和S与摩擦副表面的Fe元素发生摩擦化学反应形成的摩擦化学反应膜。     

咪唑类离子液体分离回收焦化粗苯中的噻吩

采用金属氯化物(MCly)与1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([BMIM]Cl)按不同摩尔比合成了一系列咪唑类离子液体,研究了离子液体用于分离回收焦化粗苯模拟液中噻吩的性能。实验结果表明,当MCly(AlCl3和FeCl3)与[BMIM]Cl的摩尔比为2时,合成的离子液体[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3的分离率最大,且这两种离子液体的分离效果明显优于其他离子液体;离子液体萃取分离的优化条件为:萃取时间40～60 min、萃取温度50～60℃、离子液体与苯馏分的体积比1∶20([BMIM].Cl-2AlCl3与苯馏分的体积比1∶30);[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体作为萃取剂可分别重复使用6次和5次,且它们具有深度萃取分离效果。[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体的萃取分离性能通过再生基本可以得到恢复,且通过减压蒸馏(0.05 MPa)再生可分别回收57.33%和53.21%的噻吩。     

离子液体合成及应用

1．离子液体的合成方法离子液体的合成步骤一般包括阴离子和阳离子的合成以及阴阳离子的反应结合。以烷基咪唑类离子液体为例,合成时首先在咪唑的1,3位上引入烷基基团变成氯化1-甲基-3-乙基咪唑,然后     

离子液体对甲基丙烯醛催化合成甲基丙烯酸甲酯的影响

将离子液体应用于甲基丙烯醛(MAL)催化合成甲基丙烯酸甲酯(MMA)的反应中,催化剂为Pd_5Bi_2PbFe/CaCO_3时,考察了离子液体的性质、用量及重复使用时对反应的影响。结果表明,仅类似于1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim]PF_6)的低粘度憎水性的离子液体适用于该反应,同时循环使用时,活性基本没有降低。在反应体系中加入5%(体积分数)的[bmim]PF_6时,MAL 的转化率为96.2%,MMA 的选择性达98.7%。将离子液体应用于其他几种不饱和羧酸酯的合成过程,产率均大于89%。     

—SO_3H功能化Brnsted酸性离子液体[MIM-BS][TsO]的制备及其催化性能研究

以N-甲基咪唑(MIM)和1,4-丁基磺内酯(BS)为原料,采用两步法合成—SO_3H功能化Brφnsted酸性离子液体[MIM-BS][TsO]。利用红外光谱(IR),核磁共振波谱(NMR),热分析(TG-DTA)对其进行了表征。以β-萘甲醚与乙酸酐酰基化为探针反应,[MIM-BS][TsO]离子液体为溶剂及催化剂对2-甲氧基-1-萘乙酮的合成条件进行了优化,结果表明,在反应温度130℃,n(乙酸酐)∶n(β-萘甲醚)=4∶1,n(离子液体)∶n(β-萘甲醚)=1∶8.3,反应时间6h的条件下,转化率最高达94.98%,2-甲氧基-1-萘乙酮作为主产物,选择性达99.07%。分离后的离子液体经真空干燥后重复使用6次,催化活性没有明显下降,表现出了优异的催化活性、选择性及可再生性。     

咪唑类功能化离子液体在燃油脱硫中的应用研究

利用合成的四种咪唑类功能化离子液体,1-丁基-3-甲基氯代咪唑(BMIm)Cl、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐(BMIm)BF_4、1-丁基-3-甲基咪唑氟磷酸盐(BMIm)PF_6、1-丁基-3-甲基硝酸咪唑(BMIm)NO_3,进行了燃油萃取脱硫的应用研究。结果表明,四种离子液体对燃油均有不同程度的脱硫能力,且脱硫能力为:(BMIm)C1(BMIm)BF_4(BMIm)PF_6(BMIm)NO_3,其中(BMIm)Cl的最佳脱硫温度为50℃,使用过的离子液体通过真空加热或用四氯化碳反萃取再生,累积脱硫率达到76.8%。     

异丙醇-水-1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐物系等压汽液平衡数据的测定

在101.32 kPa下,用改进的Othmer釜测定了含离子液体1-乙基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐([EMIM][BF_4])(摩尔分数约为10%,20%,30%)的异丙醇-水物系的等压汽液平衡数据。实验结果表明,加入[EMIM][BF_4],使汽液平衡线偏离了异丙醇-水二组分物系的汽液平衡线,[EMIM][BF_4]含量越大,汽液平衡线偏离程度越大。[EMIM][BF_4]表现出盐效应,使异丙醇对水的相对挥发度发生了改变,消除了异丙醇-水物系的共沸点。[EMIM][BF_4]含量越大盐效应越明显,随[EMIM][BF_4]含量的增加,异丙醇对水的相对挥发度增加。[EMIM][BF_4]可作为异丙醇-水物系萃取精馏的溶剂,适宜的[EMIM][BF_4]摩尔分数约为20%。