基于COSMO-RS方法筛选离子液体分离乙酸乙酯-乙腈共沸物

采用COSMO-RS方法探究了不同离子液体在分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系中的应用;通过预测值与实验值的对比,验证了COSMO-thermX预测离子液体分离效果的准确性。离子液体的选择性和不同离子液体对乙酸乙酯-乙腈近沸点处相对挥发度的影响为指标,计算和分析了17种阳离子和13种阴离子组成的221种离子液体对乙酸乙酯-乙腈共沸物系的分离效果的影响规律。结果表明,含有[OAc]^－和[Cl]^－的离子液体对于乙酸乙酯-乙腈混合物的分离具有更好的促进效果,而阳离子的变化对于乙酸乙酯-乙腈混合物分离的促进效果差异较小。应用表面电荷密度分布（σ-profile）进一步研究了阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对共沸物的影响,研究发现,阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对乙酸乙酯-乙腈的分离效果影响顺序为[OAc]^－>[Cl]^－;综合筛选结果,得出离子液体[BMIM][OAc]有望在乙酸乙酯-乙腈共沸混合物分离过程中成为一种高效的萃取剂。     

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（Bmin[Cl]）作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl] 可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。     

离子液体分离乙酸乙酯-乙醇共沸体系研究进展

乙酸乙酯(EA)是一种用途广泛且需求量较大的精细化工产品。在乙酸乙酯的生产中存在大量乙酸乙酯与乙醇的混合物,乙酸乙酯与乙醇两者易形成共沸物,普通的精馏方法无法有效分离两种物质。离子液体因其良好的物理、化学性质和对环境友好,结构可灵活调节,在化工萃取分离方面有良好的表现。对离子液体分离乙酸乙酯混合物研究进展进行介绍,总结了单一离子液体、混合离子液体对共沸物系的分离效果,并对离子液体分离共沸物的机理进行研究。     

基于COSMO-RS模型的分离油酚混合物的离子液体萃取剂筛选

低温煤焦油中酚类化合物的分离对其充分利用具有重要意义。基于COSMO-RS模型,以间甲酚和异丙苯作为模型化合物,研究了离子液体在分离油酚体系中的应用;利用Turbomole软件建立了包含27种离子液体阴离子和48种离子液体阳离子的σ-图谱数据库,结合COSMOtherm软件对组成的1296种离子液体进行筛选,探讨了阴阳离子对间甲酚分离效果的影响,并对筛选得到适宜的离子液体进行液液相平衡实验验证。结果表明,离子液体阴离子对间甲酚分离效果影响较大,以Cl~-和CH_3COO~-为阴离子的离子液体与间甲酚之间具有较强的氢键相互作用,因此具有较好的分离效果;阳离子对间甲酚分离效果影响较小,碳链或支链的增加能适当提高离子液体对间甲酚的分离效果。实验得到的bmim OAc、bmim Cl、emim OAc、TPAC四种离子液体-间甲酚-异丙苯的液液相平衡数据表明,四种离子液体对间甲酚均具有较大的分配系数和选择性,且萃取分离效果的顺序为:emim OAcbmim OAcTPACbmim Cl,与COSMO-RS模拟筛选得到的结果一致,表明筛选具有较高的准确性。     

基于COSMO-RS模型研究基团修饰[EMIM][OAC]的离子液体对乙腈-水汽液平衡的影响

以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])为基准,通过分别在阴阳离子上修饰胺基(-NH₂)、羟基(-OH)、腈基(-CN)、卤素(Br、F)等,虚拟设计了15 种阳离子和21 种阴离子组成的离子液体(IL)。采用基于COSMO-RS 模型的COSMOthermX 软件计算了所设计的离子液体对乙腈-水混合物恒压汽液相平衡的影响,探索了修饰基团的种类、离子液体结构对乙腈相对挥发度的影响规律。研究发现,在阳离子碳链上修饰-NH₂,阴离子(醋酸根和丙酸根)羰基的邻碳上进行单一的-OH 修饰能促进乙腈与水的分离,且阳离子修饰的-NH₂ 数越多,促进分离的效果越明显,其他嫁接方式未取得好的分离效果。虚拟设计的两种阳离子(1-胺乙基-3-甲基咪唑、2,2,2-三胺乙基-3-甲基咪唑)与3 种阴离子(羟基乙酸、2-羟基丙酸、2-羟基-3-胺基丙酸)组合的离子液体分离效果明显比[EMIM][OAC]好。     

离子液体用于乙酸乙酯-甲醇共沸物系的研究

选择铵盐类离子液体作为萃取精馏分离乙酸乙酯-甲醇共沸体系的萃取剂。测出了101.3 kPa下含有离子液体三丁基甲基醋酸铵([N_(4441)][Ac])或三丁基甲基丙酸铵([N_(4441)][Pr])的乙酸乙酯-甲醇共沸混合物的三元汽液平衡数据。使用非随机双液体模型(NRTL)对实验数据进行关联,并得到相关参数。[N_(4441)][Ac]和[N_(4441)][Pr]的加入都对体系产生了显著的盐析效应。随着[N_(4441)][Ac]或[N_(4441)][Pr]摩尔分数的增大,盐析效应愈发明显,最终共沸现象都能够被完全打破。通过NRTL方程拟合得出[N_(4441)][Ac]和[N_(4441)][Pr]最小打破共沸的摩尔分数分别为0.045和0.047。2种离子液体的分离能力为[N_(4441)][Ac][N_(4441)][Pr]。     

萃取精馏分离甲醇-乙腈的研究

为了分离甲醇-乙腈共沸混合物,研究了萃取精馏在甲醇-乙腈共沸物系中的应用.通过溶剂极性比较初选出萃取精馏溶剂,由ChemCAD软件模拟和气液平衡实验验证选定出合适的溶剂用于萃取精馏分离甲醇-乙腈共沸混合物,通过萃取精馏实验考察了所选萃取精馏溶剂的效果.结果表明:N,N-二甲基甲酰胺(DMF)能够消除甲醇-乙腈共沸物系的...     

萃取精馏分离异丙醇-乙腈共沸物系工艺模拟

采用Aspen Plus模拟软件,对以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[EMIM][BF_4]为萃取剂,模拟了萃取精馏分离异丙醇-乙腈共沸物系的工艺流程。使用灵敏度分析工具优化得出萃取精馏塔的最佳工艺参数是:全塔理论板数26,离子液体和原料进料位置分别为第3块、第11块塔板,回流比为0.9,溶剂比为1.6。在最佳的工艺条件下,塔顶产品异丙醇的质量分数达到99.9%,满足分离要求。说明[EMIM][BF_4]作为分离异丙醇-乙腈共沸物系的萃取剂具有工业前景。     

基于离子液体的“可设计性”和“软酸”性质萃取分离电镀污泥中Cr~(6+)/Fe~(3+)

基于离子液体的"可设计性"和"软酸"性质对于其在电镀污泥酸浸液中铬铁萃取分离方面的应用及其机理进行研究。结果表明:咪唑环上烷基链的长度对于铬铁萃取分离效果有较大的影响,阴离子为[BF_4]~-的离子液体对于铬铁萃取分离能力大于阴离子为[PF_6]~-的离子液体。在所研究的离子液体中,[Omim][BF_4]对于铬铁具有较好的萃取分离效果,实现了电镀污泥中铬铁分离。结合斜率法、红外光谱分析、Raman光谱分析,[Omim][BF_4]萃取铬符合离子缔合机理,可推测[Omim][BF_4]咪唑阳离子与Cr_2O_7~(2-)阴离子形成离子缔合物而进入有机相,达到萃取分离,从而实现电镀污泥资源化目的,具有一定的应用性。     

咪唑类离子液体混合物用于二氧化硫高效吸收

开发易制备、价格便宜、面向SO₂气体高效分离的离子液体（ILs），是当前ILs从实验探索迈向工业应用的难点与重大挑战。合成了不同摩尔比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（[Emim][Cl]）和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐（[Emim][OAc]）的离子液体混合物[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x， 在测定其密度、黏度、热稳定性等基本物性数据的基础上，研究了[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x混合物在不同温度和SO₂分压下的SO₂吸收能力。结果表明，[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x能够有效地捕获SO₂。[Emim][Cl]与[Emim][OAc]之间存在协同促进作用，有利于实现SO₂高效吸收。[Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66混合液在1.0和0.2 atm（1 atm=101325 Pa）下捕获SO₂量分别为（1.34±0.08）和（0.74±0.05） g/g，与现有结果相比，混合物在SO₂捕获方面有明显优势。此外，这些离子液体混合物对二氧化硫的吸收和解吸具有良好的可逆性。     

萃取精馏分离甲醇-丁酮萃取剂的选择

为了解决工业生产中甲醇-丁酮共沸体系难分离的问题,本研究采用一步法合成了N-乙基吡啶溴盐([EPy][Br])、N-丁基吡啶溴盐([BPy][Br])和N-己基吡啶溴盐([HPy][Br])3种离子液体(IL),测定了101.3 kPa下这3种离子液体对甲醇-丁酮共沸物系的溶剂选择性,并考察了溶剂比对其选择性的影响,同时将离子液体的分离性能与有机溶剂进行了比较。实验结果表明:合成的3种离子液体都可提高甲醇对丁酮的相对挥发度,它们的选择性大小顺序为[EPy][Br]> [BPy][Br]> [HPy][Br],同时,它们的选择性随溶剂比的增加而增大,与常规有机溶剂相比,离子液体作为萃取剂具有显著优势。因此,可以选用[EPy][Br]作为分离甲醇-丁酮共沸物系的萃取剂。     

基于COSMO-SAC模型研究离子液体对氨水溶液汽液平衡的影响

采用COSMO-SAC模型研究了不同离子液体存在下氨水溶液的汽液相平衡,探讨了离子液体的亲水性、酸碱性、阴阳离子种类以及功能基团修饰等对氨的相对挥发度的影响。研究发现,不同性质的离子液体均会影响氨水系统的汽液相平衡。一般地,如果水与离子液体相互作用能高于氨与水的相互作用能,离子液体将有利于氨的逸出。当阴离子亲水性和形成氢键的能力越强,或者水与阴离子相互作用能越强,或者氨与阳离子相互作用能越弱,则离子液体越能促进氨水分离。水/离子液体之间的相互作用能与氨/水之间的相互作用能差值越大,离子液体越能提高氨的相对挥发度。当水与离子液体相互作用能低于氨与水的相互作用能时,离子液体也能促进低浓度下的氨水分离。阴离子要比阳离子更能影响氨的相对挥发度,其中氯离子([Cl]^-)、醋酸根离子([Ac]^-)型离子液体对促进氨水分离的效果更佳。对于甲基咪唑类阳离子([C _n mim]⁺,n=2、4、6、8),烷基链越长,越不利于氨的分离,但在[C₂mim]⁺上嫁接胺基(—NH₂)将会改善低浓度下氨水的分离效果。     

基于离子液体的“可设计性”和“软酸”性质萃取分离电镀污泥中Cr6+/Fe3+

基于离子液体的"可设计性"和"软酸"性质对于其在电镀污泥酸浸液中铬铁萃取分离方面的应用及其机理进行研究。结果表明：咪唑环上烷基链的长度对于铬铁萃取分离效果有较大的影响,阴离子为[BF₄]^-的离子液体对于铬铁萃取分离能力大于阴离子为[PF₆]^-的离子液体。在所研究的离子液体中,[Omim] [BF₄]对于铬铁具有较好的萃取分离效果,实现了电镀污泥中铬铁分离。结合斜率法、红外光谱分析、Raman光谱分析,[Omim] [BF₄]萃取铬符合离子缔合机理,可推测[Omim] [BF₄]咪唑阳离子与Cr₂O₇^2-阴离子形成离子缔合物而进入有机相,达到萃取分离,从而实现电镀污泥资源化目的,具有一定的应用性。     

四氢呋喃-乙醇变压精馏分离

共沸混合物分离是化工过程中常见的分离难题。变压精馏是根据物系压力改变而使液体混合物共沸点组成发生变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。在热力学分析基础上,提出了四氢呋喃-乙醇液体混合物变压精馏分离双塔工艺流程。以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。研究结果表明:在常压塔和0.8 MPa高压塔组成的双塔流程中变压精馏可将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离。     

合成聚α-烯烃离子液体催化剂的研究

分别以氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)、盐酸三乙胺([Et3NH]Cl)为阳离子,氯化锌和氯化铁为阴离子,合成酸性离子液体催化剂,用于1-己烯齐聚反应研究。结果表明,以[Bmim]Cl为阳离子、ZnCl2为阴离子,催化剂阴阳离子物质的量的比为1.5∶1,并加0.09 mL硫酸改性处理时,即形成[Bmim]Cl-ZnCl2-H2SO4酸性离子液体催化剂体系,此催化剂体系活性和选择性较好,且可循环使用。这为进一步工业化开发酸性离子液体催化合成聚α-烯烃合成油提供了基础数据。     

具有最低共沸点难分离物系变压精馏分离

变压精馏是根据物系压力改变引起液体混合物共沸点组成变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。具有最低共沸点的液体混合物分离是化工过程中常见的分离难题。本文在热力学分析基础上研究了四氢呋喃与乙醇、环己烷与苯混合物这类典型的最低共沸液体混合物的变压精馏可行性,提出变压精馏分离四氢呋喃-乙醇液体混合物工艺流程,以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。结果表明:在常压塔和8atm高压塔组成的双塔流程中变压精馏能将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离,指出本文提出的研究方法可为具有最低共沸点液体混合物分离工艺的建立提供更加有效的指导。     

含离子液体苯-甲醇物系等压气液相平衡

在常压下测定了苯+甲醇+三辛基甲基醋酸铵([N_(1,8,8,8)][OAc])三元物系的等压气液相平衡数据。实验结果表明:[N_(1,8,8,8)][OAc]的加入可以显著提高苯对甲醇的相对挥发度,当[N_(1,8,8,8)][OAc]的摩尔分数为0.08时共沸现象完全消失。分别采用Wilson和NRTL热力学模型对该气液相平衡数据进行关联,通过计算得到方程参数。Wilson模型和NRTL模型均适用于该系统,NRTL模型的计算结果与实验数据的偏差最小。由NRTL模型计算出[N_(1,8,8,8)][OAc]打破苯-甲醇体系共沸的最小摩尔分数为0.076。因此[N_(1,8,8,8)][OAc]可以用作分离苯-甲醇共沸体系的萃取剂。     

N-丁基吡啶氯亚锡酸盐离子液体的热稳定分析

采用热重—差热结合变温红外光谱分析N-丁基吡啶氯亚锡酸盐离子液体[Bupy]Cl/n Sn Cl2(n=0,1,2)的热行为,结果表明:离子液体[Bupy]Cl的蒸汽压比另外两种离子液体要大,液程范围较窄;离子液体[Bupy]Cl/Sn Cl2和[Bupy]Cl/2Sn Cl2都几乎没有蒸汽压,都能在有水环境下稳定存在,在氮气保护下分解温度都可达300℃以上,在有氧条件下分解温度都降至280℃左右,说明两种离子液体的液程都较宽,可作为高温反应的溶剂或催化剂,但氧气会降低离子液体的分解温度,都是从阳离子先分解,且温度会影响这两种离子液体的阴离子结构,前者的阴离子在90℃至170℃之间形成,170℃至280℃之间保持稳定,后者的阴离子在100℃至160℃之间形成,160℃至280℃之间保持稳定。     

离子液体萃取精馏分离乙醇-环己烷共沸物

在0.101 MPa压力下,测定了不同离子液体对乙醇-环己烷共沸物相对挥发度的影响,研究了溶剂比(萃取剂与原料液体积比)对体系相对挥发度、离子液体加入速率和回流比对萃取精馏的影响,按实验确定的最佳工艺条件进行了重复实验. 结果表明,离子液体作为萃取剂可以消除乙醇-环己烷物系的共沸点,提高该物系的相对挥发度. 采用[bmim]PF6作为萃取剂,溶剂比为0.5,离子液体加入速率为6 mL/min,回流比为3,可得到纯度大于99.8%的环己烷. 釜液采用闪蒸分离回收乙醇和离子液体,乙醇的回收率达99.9%以上. 离子液体的循环使用不影响分离性能.     

乙腈+水+离子液体等压汽液平衡测定与计算

采用改进的Ellis平衡蒸馏仪测定了乙腈+水+1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、乙腈+水+{1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])+[EMIM][DEP]}常压(101.3 kPa)等压汽液平衡(VLE)数据。实验结果表明,备选离子液体可促进水+乙腈混合物的分离并消除其共沸点。借助NRTL模型成功关联了含离子液体的三元和四元VLE实验数据,获得了乙腈-[EMIM][DEP]、水-[EMIM][DEP]和[EMIM][OAC]-[EMIM][DEP]二元交互作用参数。应用COSMO-SAC预测了实验VLE,结果令人满意。量化计算表明可与水形成强相互作用的离子液体更易促进乙腈与水的分离。