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。     

用于CO_2分离的[bmim][Tf_2N]-PAN共混膜制备及性能

咪唑类离子液体对CO2有良好的溶解性,利用其进行气体分离可以同时提高膜对CO2的选择性和渗透性。利用1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺([bmim][Tf2N])离子液体对CO2具有较高的溶解选择性,将[bmim][Tf2N]和聚丙烯腈(PAN)共混制备膜液,涂覆在聚丙烯(PP)支撑层上,利用溶剂蒸发法制备共混复合膜。结果表明,[bmim][Tf2N]的添加对复合膜气体分离性能有明显提高,在离子液体质量分数达到50%后,离子液体逐渐变为连续相,增加了CO2气体的传递通道;气体渗透性能显示其CO2渗透速率可达34.76 GPU,CO2/N2和CO2/CH4理想选择性分别可达49.51和25.14;在随后改变操作压力和测试温度的实验中发现,增大跨膜压差和测试温度均有利于复合膜渗透速率的提升。     

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。     

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。     

SO2／离子液体体系热力学性质的分子动力学模拟

为研究SO2对咪唑类普通离子液体输运特性、体积的影响,本文通过分子动力学方法模拟了293．15K时,常压下[bmim][PFs]和[bmim][BF4]与soz的？昆合物。结果表明,咪唑类普通离子液体的扩散系数随气体溶质摩尔分数的增加而增大,粘度则相应减小。吸收SO2对离子液体体积的影响极小。混合物摩尔体积随SO2摩尔分数增加呈直线下降。     

[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。     

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.     

[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.     

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.     

离子液体与芳香类高沸点有机物相平衡

采用超临界CO2萃取方法得到了高纯度的离子液体[bmim]PF6、[bmim]BF4 和[bupy]BF4。用反相键合相高效液相色谱法（HPLC）测定了三种离子液体中萘、菲、联苯、二苯并噻吩（DBT）和二苯基二硫醚在280～340K的溶解度,分别用两参数和三参数的NRTL方程关联了测得的溶解度数据。溶解度计算值与实验值的相对平均偏差在3.86～9.94％之间。显然,可以用NRTL方程描述这些固体物质与离子液体的固液相平衡。同样条件下,测定了乙苯—[bmim]PF6、十二烷基苯—[bmim]PF6 液液相平衡数据。前者的规律也可以用NRTL方程描述,两相溶解度计算值与实验值的平均偏差分别是10.20、3.37％。     

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。     

基于K-K方程的CO2-离子液体吸收制冷工质对相平衡特性预测

基于Krichevsky–Kasarnovsky(K-K)方程,首先通过将实验测得的溶解度数据与K-K方程相关联,得到不同温度下CO_2的亨利常数和无限稀释偏摩尔体积,然后运用改进的K-K(MKK)方程计算了温度为293.15～333.15 K及压力为0～5.0 MPa内CO_2在离子液体[emim][FAP]、[bmim][FAP]和[hmim][FAP]中的溶解度。结果表明:降低温度和升高压力都有助于提高CO_2的溶解度;同族离子液体阳离子的烷基链长度越长,CO_2的溶解度越大;当压力为5 MPa及温度为293.15 K时,CO_2在离子液体[hmim][FAP]中的溶解度值达到最大值为0.764 1;在相同条件下,CO_2在以上3种离子液体中的亨利常数与CO_2的溶解度大小次序相反,表明亨利常数越小,溶解度越大。由MKK方程计算得到的CO_2在3种离子液体中的溶解度值与实验值之间的总相对偏差绝对平均值分别为1.55%、2.09%和2.73%,表明MKK方程能以较好的精度预测CO_2在所研究离子液体中的溶解度。     

离子液体支撑液膜的CO2/CH4分离性能

由于离子液体对CO₂具有较好的溶解选择性,离子液体支撑液膜分离CO₂越来越受到关注。比较了含3种不同阴离子的常规离子液体([bmim][BF₄]、[bmim][PF₆]、[bmim][Tf₂N])作为支撑液膜的液膜相分离CO₂/CH₄的性能,考察了咪唑环上烷基链长对离子液体支撑液膜性能的影响。考虑向离子液体中引入胺基和羧基等亲CO₂基团,制备了1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体([bmim][β-Ala]),考察了 [bmim][β-Ala]支撑液膜分离CO₂/CH₄的性能,并对在CO₂渗透测试前后的支撑液膜进行了FT-IR分析,发现氨基酸离子液体中的-NH₂和CO₂的较强作用以及该离子液体的高黏性影响了CO₂的透过性,使[Bmim][β-Ala]支撑液膜的CO₂透过率低。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

二氧化硫和二氧化碳在离子液体支撑液膜中的渗透率和选择性

Permeabilities and selectivities of gases such as carbon dioxide (CO2), sulfur dioxide (SO2), nitrogen (N2) and methane (CH4) in six imidazolium-based ionic liquids ([emim][BF4], [bmim][BF4], [bmim][PF6], [hmim][BF4], [bmim][Tf2N] and [emim][CF3SO3]) supported on polyethersulfone microfiltration membranes are investigated in a single gas feed system using nitrogen as the environment and reference component at temperature from 25 to 45ºC and pressure of N2 from 100 to 400 kPa. It is found that SO2 has the highest permeability in the tested supported ionic liquid membranes, being an order of magnitude higher than that of CO2, and about 2 to 3 orders of magnitude larger than those of N2 and CH4. The observed selectivity of SO2 over the two ordinary gas components is also striking. It is shown experimentally that the dissolution and transport of gas components in the supported ionic liq-uid membranes, as well as the nature of ionic liquids play important roles in the gas permeation. A nonlinear in-crease of permeation rate with temperature and operation pressure is also observed for all sample gases. By considering the factors that influence the permeabilities and selectivities of CO2 and SO2, it is expected to develop an optimal supported ionic liquid membrane technology for the isolation of acidic gases in the near future.     

TiCl_4在离子液体[emim]BF_4及[bmim]PF_6中的电化学性能

在[emim]BF4离子液体中Pt片电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ti。采用液/液连续萃取方法对亲水性离子液体[emim]BF4进行提纯,高纯水多次洗涤方法对疏水性离子液体[bmim]PF6进行提纯。在[emim]BF4和[bmim]PF6两种离子液体中研究了Ti Cl4的循环伏安,在含有Ti Cl4的[emim]BF4离子液体中,研究了Pt片电极上的恒电位电沉积。结果表明,连续萃取方法提纯[emim]BF4及高纯水多次洗涤[bmim]PF6,可使两种离子液体纯度分别达到实验要求;在离子液体[emim]BF4中,在Pt片电极上,在-1.8 V(vs Pt)下电解2 h,沉积物中的Ti含量达82.8%。     

TiCl_4在离子液体[emim]BF_4及[bmim]PF_6中的电化学性能

在[emim]BF4离子液体中Pt片电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ti。采用液/液连续萃取方法对亲水性离子液体[emim]BF4进行提纯,高纯水多次洗涤方法对疏水性离子液体[bmim]PF6进行提纯。在[emim]BF4和[bmim]PF6两种离子液体中研究了Ti Cl4的循环伏安,在含有Ti Cl4的[emim]BF4离子液体中,研究了Pt片电极上的恒电位电沉积。结果表明,连续萃取方法提纯[emim]BF4及高纯水多次洗涤[bmim]PF6,可使两种离子液体纯度分别达到实验要求;在离子液体[emim]BF4中,在Pt片电极上,在-1.8 V(vs Pt)下电解2 h,沉积物中的Ti含量达82.8%。     

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.     

水对离子液体微观结构和传输性能的影响

离子液体以独特的结构性质和优异的物化性能而显示出日益广阔的应用前景,但实际应用中,不可避免的混入一些水,水的存在会对离子液体结构和性质产生显著影响.本工作采用分子动力学模拟方法系统研究了不同含量的水对三种离子液体([Bmim][B(CN)4],[Bmim][PF6]和[Bmim][Tf2N])微观结构、传输性能和相互作...     

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。