离子液体用于燃油萃取脱硫的选择与过程优化

针对基于COSMO-SAC模型分子设计方法的准确性问题,采用离子液体脱硫机理分析和实验的方法对其进行了验证,即对[HMIM][BF_4]、[HMIM][PF_6]、[BMIM][BF_4]、[BMIM][PF_6]、[EMIM][BF_4]、[EMIM][PF_6]6种离子液体作萃取剂时的脱硫效果进行了脱硫机理的分析和实验的验证,得到的脱硫性能排序与离子液体分子设计结果基本一致,且均认为[HMIM][PF_6]脱硫率较高。以[HMIM][PF_6]为萃取剂,通过液相色谱法测定萃取后的液相组成,考察萃取时间、萃取温度、剂油比3个因素对脱硫率、分配系数和选择性系数的影响。通过正交实验设计确定了萃取时间40 min、萃取温度20℃、剂油比2:1为较优操作条件,单次脱硫率为72.74%,四级萃取可将模型油的含硫量由1200μg·g~(-1)降至6.98μg·g~(-1),符合国Ⅴ标准。     

功能离子液体[NH_2ebim][PF_6]的合成及其吸收CO_2的研究

采用两步法合成了离子液体1-胺乙基丁基咪唑六氟磷酸盐([NH2ebim][PF6]),进行吸收CO2的研究。结果表明,CO2与离子液体[NH2ebim][PF6]的反应摩尔比介于0.5~1.0,模拟[NH2ebim][PF6]的溶解度参数为18.09 MPa0.5,比常规离子液体的溶解度参数更接近CO2的溶解度参数,说明[NH2ebim][PF6]与CO2有更好的互溶性,利于对CO2的吸收。     

含离子液体乙腈-正丙醇体系的等压汽液平衡

常压(101.3 kPa)下, 测定了如下体系的汽液平衡数据:乙腈-正丙醇-氯化1-苄基-3-甲基咪唑([BzMIM][Cl])、乙腈-正丙醇-溴化1-苄基-3-甲基咪唑([BzMIM][Br])、乙腈-正丙醇-溴化1-己基-3-甲基咪唑([HMIM][Br]), 考察了3种离子液体对乙腈-正丙醇体系相平衡行为的影响。实验结果表明, 3种离子液体都能够提高乙腈对正丙醇的相对挥发度, 3种离子液体提高相对挥发度的顺序为 [BzMIM][Cl] > [BzMIM][Br] > [HMIM][Br]。用NRTL模型对测得的汽液平衡数据进行了关联, 关联结果与实验结果具有良好的一致性。     

咪唑类[PF_6]^-型离子液体萃取苯胺

研究了以咪唑类[PF6]-型室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]）、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Hmim][PF6]）和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Omim][PF6]）对苯胺水溶液的萃取平衡。实验结果表明：pH值对分配系数的影响很大,在碱性条件下,分配系数较高;萃取过程属于吸热过程;经过四级错流萃取,废水可达到排放标准,萃取相中的苯胺回收率在90%左右,离子液体回收率〉90%,离子液体可以循环利用。     

功能离子液体[NH_2ebim][PF_6]的合成及其吸收CO_2的研究

采用两步法合成了离子液体1-胺乙基丁基咪唑六氟磷酸盐([NH2ebim][PF6]),进行吸收CO2的研究。结果表明,CO2与离子液体[NH2ebim][PF6]的反应摩尔比介于0.5¹.0,模拟[NH2ebim][PF6]的溶解度参数为18.09 MPa0.5,比常规离子液体的溶解度参数更接近CO2的溶解度参数,说明[NH2ebim][PF6]与CO2有更好的互溶性,利于对CO2的吸收。     

用于芳烃/烷烃体系蒸汽渗透分离的离子液体支撑液膜研究

研究离子液体"填充型"支撑液膜制备规律,以及操作条件对苯/环己烷混合物蒸汽渗透分离过程影响。利用[C4mim][BF4]、[C8mim][BF4]、[C4mim][PF6]、[C6mim][PF6]、[4-Mebupy][BF4]、[3-Mebupy][BF4]离子液体分别制备支撑液膜,用于苯/环己烷混合物蒸汽渗透膜分离过程研究。实验比较了离子液体的种类、操作温度、原料液浓度等因素对苯/环己烷混合体系的蒸汽渗透膜分离性能的影响,其中[3-Mebupy][BF4]制得的支撑液膜对等体积配比的苯和环己烷混合物分离效果最佳,30℃时渗透通量为11.4g?m2?h?1,分离因子可达32.85。通过长时间运行的稳定性实验,证实离子液体支撑液膜的蒸汽渗透过程能够实现苯和环己烷的有效分离,具备良好的稳定性。离子液体"填充型"支撑液膜有望成为降低芳烃/烷烃等有机溶剂体系分离过程能耗的有效途径。     

氢氟烃在离子液体[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数

氢氟烃+离子液体是一种非常有潜力的吸收式制冷循环工质对。利用压力衰减法测量了303.15~343.15K范围内6种氢氟烃(R32、R125、R161、R143a、R1234yf、R152a)在离子液体1-已基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([HMIM][PF_6])中的扩散系数和亨利常数。结果表明:6种氢氟烃在[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数均随着温度的升高而增大。在6种氢氟烃中,因R32在[HMIM][PF_6]中具有较大的溶解度和扩散系数,所以R32+[HMIM][PF_6]较适合作为吸收式制冷循环的工质对。最后,采用Arrhenius方程对6种氢氟烃在[HMIM][PF_6]中的扩散系数和亨利常数进行了关联,计算结果与实验数据的平均绝对相对偏差分别小于2.5%和6.0%。     

[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系液液平衡的研究

酮胺法生产丁酮肟过程中会副产含有丁酮肟的硫酸铵水溶液,需采用合适的溶剂来萃取回收其中的丁酮肟。作为可替代传统有机溶剂的"绿色溶剂",离子液体在萃取分离领域显现出良好的应用前景。测定了疏水性离子液体[Bmim][PF_6]-水-硫酸铵、[Bmim][PF6]-丁酮肟-水和[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系在303.15 K时的液液平衡数据,使用Bachman方程验证了实验数据的可靠性,同时计算了丁酮肟的分配系数(D)。在此基础上,考察了萃取时间、硫酸铵浓度和丁酮肟浓度对硫酸铵水溶液中丁酮肟的萃取效果的影响。实验结果表明,萃取较快达到平衡且效果较好。硫酸铵能提高萃取效果,且硫酸铵浓度越大,萃取效果越好。最后使用Rajendran改进的Eisen-Joffe方程对所得[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系的液液平衡数据进行了关联计算,结果表明计算值与实验值符合较好。研究结果能为工业上利用离子液体[Bmim][PF_6]萃取硫酸铵水溶液中的低浓度丁酮肟提供一定的参考。     

氢氟烃在离子液体[HMIM][PF6]中的扩散系数和亨利常数

氢氟烃+离子液体是一种非常有潜力的吸收式制冷循环工质对。利用压力衰减法测量了303.15～343.15 K范围内6种氢氟烃（R32、R125、R161、R143a、R1234yf、R152a）在离子液体1-已基-3-甲基咪唑（钅翁）六氟磷酸盐（[HMIM][PF₆]）中的扩散系数和亨利常数。结果表明：6种氢氟烃在[HMIM][PF₆]中的扩散系数和亨利常数均随着温度的升高而增大。在6种氢氟烃中，因R32在[HMIM][PF₆]中具有较大的溶解度和扩散系数，所以R32+[HMIM][PF₆]较适合作为吸收式制冷循环的工质对。最后，采用Arrhenius方程对6种氢氟烃在[HMIM][PF₆]中的扩散系数和亨利常数进行了关联，计算结果与实验数据的平均绝对相对偏差分别小于2.5%和6.0%。     

[bmim][PF6]-DMF-水三元体系的液液相平衡测定

为得到含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)废水中萃取回收DMF工艺所需的基础数据,用液液平衡釜常压下测定了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6)离子液体-DMF-H2O三元体系在283.15～323.15 K下的液液分层曲线和液液相平衡数据.在此基础上,考察了三元体系中DMF和[bmim][PF6]离子液体的含量以及温度对[bmim][PF6]的选择性系数的影响.实验结果表明,液液平衡相图中两相区面积随温度升高而减小;相同温度下,[bmim][PF6]的选择性系数随着三元体系中DMF的含量增加而减小,随着离子液体用量增加而增大;溶液组成一定时,[bmim][PF6]的选择性系数随着温度升高而减小;当DMF的含量大于10％时,温度对选择性系数影响不大;283.15 K,三元体系中DMF的质量分数为2.04％时,选择性系数可达33.62,[bmim][PF6]用于萃取分离水中的DMF可行.     

疏水性离子液体萃取芳香化合物及其再生

利用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[Bmim][PF6]、1-丁基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐[Beim][PF6]、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[Bmim][Tf2N]对水溶液中的9种芳香化合物进行萃取,以苯胺为代表对萃取工艺进行了优化,考察了乙醚、正丁醇等低极性溶剂对离子液体的再生情况. 结果表明,在室温下,当相比O/A=0.2、时间为10 min时,[Bmim][PF6]对苯胺的萃取率达87.2%,分配系数为34.1,效果明显高于甲苯、正辛醇等传统有机溶剂. 芳香化合物的分子结构对萃取有较大影响,萃取率及分配系数随溶质疏水性增加而增加. 用乙醚作为反萃剂效果较好,苯胺和离子液体的回收率分别为93.1%和95.2%,溶质及离子液体均能实现资源化回收利用.     

Fenton氧化法处理功能化离子液体废水的研究

本研究采用Fenton氧化法降解水体中离子液体,选用的三种离子液体均含有苯酚阴离子,即[TMGH][PhO]、[P4444][PhO]和[Hmim][PhO]。通过单因素影响实验,确定了Fenton氧化法降解离子液体[TMGH][PhO]的最佳条件,以100mL离子液体水溶液为例,体系pH值为4.0,H_2O_2的浓度为0.75%,FeSO_4的浓度为0.25%,反应时间为30 min,降解率可达85.34%。在此最优条件下,Fenton法处理[P4444][PhO]和[Hmim][PhO]离子液体废水,降解率可达80%以上。     

离子液体-水体系的相平衡

通过对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][PF4])离子液体 水体系相平衡及NaCl、NaBF4和氯化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Cl)对离子液体 水体系相平衡的影响进行了研究,结果表明: 离子液体[bmim][BF4] H2O二元体系具有典型的最高上临界溶解温度(UCST)行为,其最高上临界温度为5.3℃左右,临界组成为50%(水的质量分数); NaCl和NaBF4降低 [bmim][BF4] H2O体系的混溶性,而[bmim]Cl增加该体系的混溶性.由此得到一种简单定性地判断离子液体[bmim][BF4]中可能存在的杂质种类和水平的方法,并利用此结果可设计纯化该离子液体的绿色工艺.     

[bmim][BF_4]、[bmim][PF_6]离子液体及其与DMF二元体系在293.15～338.15K下的粘度

为获得离子液体与有机物物理性质的数据,常压下,293.15～338.15 K温度范围内,分别测定了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[bmim][BF4]）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[bmim][PF6]）2种咪唑类离子液体以及它们和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）构成的2个二元体系的粘度,采用Vogel-Tamman-Fulcher（VFT）方程和Arrhenius-like方程对所测粘度数据进行关联。结果表明,同一温度下,3种纯溶液粘度大小顺序依次为：DMF〈[bmim][BF4]〈[bmim][PF6]。[bmim][BF4]、[bmim][PF6]离子液体及其与DMF构成的二元体系的粘度均随着温度的升高和DMF摩尔分率的增加而降低。实验条件下,DMF＋[bmim][BF4]和DMF＋[bmim][PF6]二元体系的粘度变化范围分别为1.26～125.5 MPa·s和1.11～165.7 MPa·s。VFT方程对于DMF-[bmim][BF4]与DMF-[bmim][PF6]体系的关联结果比Arrhenius-like方程较好,其总平均绝对误差、总平均相对误差、以及总平均标准方差分别为0.561 9 MPa·s和0.918 6 MPa·s、0.026 8 MPa·s和0.020 9 MPa·s、0.725 5 MPa·s和1.125 1 MPa·s。     

离子液体催化氯乙酸甲酯合成氯乙酸-2-庚酯的研究

探索了离子液体催化氯乙酸甲酯和2-庚醇的酯交换反应,制备了1-甲基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑对甲苯磺酸盐[MIM-PS][PTSA]、1-甲基-3-（丙基-3-磺酸基）咪唑硫酸氢盐[MIM-PS][HSO₄]、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BMIM]HSO₄、N-甲基咪唑磷酸盐[HMIM]H₂PO₄四种离子液体催化剂并用于酯交换反应,通过考察产品氯乙酸-2-庚酯收率,筛选出最佳催化剂[MIM-PS][PTSA]。并用[MIM-PS][PTSA]考察了反应温度、反应时间、催化剂添加量、催化剂循环使用对合成产品收率的影响。结果表明：将氯乙酸甲酯和2-庚醇在100 ℃下,添加5% [MIM-PS][PTSA]催化剂,反应6 h,合成氯乙酸-2-庚酯,收率可达76.3%,离子液体重复使用3次,氯乙酸-2-庚酯收率仍大于初次收率的95%。本实验用离子液体做溶剂或催化剂,反应条件稳定,可循环利用、对环境友好,且产品收率高,为工艺放大提供实验条件参考。     

离子液体和有机溶剂中薄荷醇催化选择性酯化

研究了离子液体和有机溶剂中(dl)-薄荷醇立体选择性酯化反应。结果表明,在疏水性离子液体[BMIM][PF6]和正己烷介质中的薄荷醇酯化率较高。通过对反应温度、孵育时间和回收次数等影响因素的测定,发现离子液体[BMIM][PF6]作为酶催化反应介质具有比正己烷更大的优势。尤其是酯酶在离子液体中孵育60 d后表现出的活性增大为原来的2.5倍,而正己烷中的酶活性则在两天内变为原来的60%。此外,离子液体在回收利用中表现的优势更说明它作为绿色溶剂替代传统有机溶剂的巨大潜力。     

室温离子液体辅助制备纳米TiO_2研究进展

评述了离子液体[Bmim][BF4]、[Bmim][PF6]、[C2OHmim]Cl、[C2OHmim][BF4]、[Emim][Tf2N]、[Emim][AcO]、[Acmim]Br等在制备纳米TiO2中的应用。在采用溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法和电化学法制备纳米TiO2时,离子液体可作为溶剂和稳定剂。与其它溶剂相比,在离子液体中制备的纳米TiO2具有更细的粒度以及更好的分散性。指出了离子液体用于制备纳米TiO2存在的问题和今后研究的方向。     

阴离子表面活性剂SDS与离子液体[bmim][PF6]的相互作用研究

采用IHNMR、荧光发射光谱以及UV光谱研究了阴离子表面活性荆SDS与离子液体[bmim][PF6]的相互作用.结果表明,SDS胶束对[bmim][PF6]固有近紫外吸收和荧光发射具有显著敏化作用.IHNMR分析结果表明,[bmim][PF6]在SDS胶束中的增溶部位为SDS胶束的栅栏层,[bmim][PF6]渗入SDS胶束栅栏层的最大深度为SDS分子的C3亚甲基附近.     

无机盐水溶液对离子液体溶解度的影响

通过紫外分光光度法测定了不同温度下疏水性离子液体[C_nmim][PF_6](n=4,6,8)在水中的溶解度。并且考察了25℃下引入不同浓度的[CF_3COO]~-,和[ClO_4]~-离子对咪唑基团吸收峰的影响,测定了在不同浓度的[CF_3COO]~-,和[ClO_4]~-离子存在的水溶液中[C_nmim][PF_6](n=4,6,8)离子液体的溶解度,分析了不同浓度的共存离子[CF_3COO]~-,和[ClO_4]~-对[C_nmim][PF_6](n=4,6,8)离子液体的盐溶作用的影响,结果表明[CF_3COO]~-和[ClO_4]~-离子的存在对于疏水性离子液体在水中溶解度有增大的效果。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的眯唑型离子液体。