离子液体与PVP K90复合抑制剂对甲烷水合物的生成影响

注入抑制剂是油气行业解决管道输送过程因水合物生成而引发的堵塞问题最常用的方法。但现有大多数动力学抑制剂(KHIs)存在抑制性能不足、高过冷度条件下会失效等问题,可应用场合大大受限。离子液体作为绿色溶剂对甲烷水合物具有良好的热力学抑制作用。为改进KHIs的性能,提出将离子液体与KHIs复合。本文实验考察8.0 K过冷度、两种浓度下[1.0%(质量)、2.0%(质量)]离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF4])、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP K90)以及二者复配构成的复合型抑制剂对甲烷水合物抑制规律,得到了最佳组分配比。利用粉末X射线衍射(PXRD)和低温激光拉曼光谱测量了不同抑制剂体系中形成的甲烷水合物晶体微观结构和晶穴占有率,发现添加抑制剂不会改变sI型甲烷水合物晶体结构,但会影响水合物晶体的大、小笼占有率和水合数。结合宏观动力学实验和微观结构测试结果,揭示离子液体与PVP K90复合抑制剂的抑制机理。     

卵磷脂对甲烷水合物形成的影响

建立了用于测定卵磷脂(lecithin)对钻井液中水合物形成影响的实验装置及方法,以理解化学添加剂卵磷脂对北极Cascade地区钻井过程中水合物层的稳定作用。本研究旨在理解卵磷脂对纯水中甲烷水合物形成热力学和动力学的影响。结果表明,卵磷脂基本上不影响甲烷水合物生成的热力学条件,但当卵磷脂在水中的浓度超过0.003 g·g^-1时,它会影响甲烷水合物的生成速度和数量,是很好的水合物生成动力学促进剂。     

Photoinitiated polymerization in ionic liquids and its application

Ionic liquids (ILs) are low‐melting organic salts often liquid at room temperature, whose unique properties are the reason of increasing interest for their applications as solvents, reaction media and functional additives. The exceptional properties of ILs have proved to be particularly useful in polymer science giving the potential to produce polymeric materials with improved properties or to immobilize ILs in polymer matrices while keeping their special characteristics. One of the possibilities is polymerization in ILs which can also affect positively polymerization reactions. An especially attractive technique is photopolymerization due to the ease of process control, short reaction time and ambient working temperature. This review gives a literature survey of developments in photopolymerization processes carried out in ILs as well as applications of these processes. It covers both the photopolymerization in ILs as well as photopolymerization of IL monomers. The first part presents a short overview of physicochemical and photochemical properties of ILs; it includes also photochemical reactions and photoinitiation of polymerization in ILs. The second part covers both the basic research (kinetics of photopolymerization including polymerization rate coefficients and polymerization of IL monomers) as well as applications of UV‐induced polymerization in ILs. © 2016 Society of Chemical Industry     

离子液体中的相互作用对硝基苯扩散系数的影响

应用紫外吸收光谱法和循环伏安法研究了离子液体中的相互作用及对离子液体中硝基苯的扩散系数的影响。结果表明,硝基苯的紫外光谱受离子液体EMimBF₄(1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐)与其相互作用的影响,硝基的吸收峰红移,210 nm以下的末端吸收消失,而苯环的吸收基本不变;离子液体与硝基苯之间的作用主要发生在硝基上。在离子液体中电还原,硝基苯的扩散系数受硝基苯与离子液体、水与离子液体的相互作用的影响。同一离子液体中,随硝基苯浓度增加,扩散系数减小。相同硝基苯浓度时,不同离子液体的咪唑阳离子侧链越长扩散系数越小,但扩散系数减小得越缓慢;同一离子液体中,随着水浓度增加,硝基苯扩散系数增大;不同离子液体中,咪唑侧链越长,随着水的浓度增加,硝基苯扩散系数增加越快。     

SDS对甲烷水合物生成动力学和微观结构的影响

表面活性剂是促进水合物生成的有效手段之一。在高压反应釜中研究了十二烷基硫酸钠（SDS）对水合物生成过程的动力学影响,利用XRD和拉曼光谱探究了SDS存在条件下水合物的微观结构。宏观结果表明SDS缩短了诱导时间,加快了水合物生长速率。微观结果表明SDS没有影响sI型水合物的晶型结构,晶面间距与理想sI型水合物及纯水甲烷对比误差在千分之几。水合物中甲烷在大笼小笼中的拉曼位移分别为2904和2915 cm^-1,SDS没有改变大笼小笼结构。大笼绝对占有率（q_L）接近饱和时,SDS可以进一步提高小笼绝对占有率（q_S）,从微观角度证明了SDS可以减少水合数,提高储气率。     

复合离子液体组成对硫化氢的氧化脱硫性能的影响

针对纯铁基离子液体（Fe-IL）在脱硫过程中气液传质效率较低、铁活性不高等缺陷导致的脱硫液易被击穿、硫容小和再生缓慢等问题,以铁基离子液体（Fe-IL）为基质,选用锌基离子液体（Zn-IL）、锰基离子液体（Mn-IL）和1,3-二甲基咪唑啉酮（DMI）为助剂,调节相互之间的质量比配制复合离子液体基脱硫液,并试验上述混合溶液的脱硫效果。实验结果表明,复合金属离子液体之间具有协同强化脱硫的作用,1,3-二甲基咪唑啉酮对铁基离子液体脱硫有着较好的活化作用,其中铁锌基离子液体与1,3-二甲基咪唑啉酮组成的复合液脱硫效果更为理想。     

气水体系甲烷水合物生成和分解动力学

为进一步探明搅拌对甲烷水合物生成和分解动力学特性的影响,借助容积约为522mL,最高操作压力21MPa的高压全透明反应釜装置,开展了不同搅拌条件下甲烷水合物的生成、分解和浆液流动实验,得到了搅拌对水合物生成量、生长速率和分解速率的影响规律,基于搅拌电机扭矩值分析了不同搅拌速率下水合物浆液的流动特性。搅拌电机型号ViscoPakt Rheo-57,带有扭矩测量功能,测量最大范围57N·cm,精度±0.04N·cm。结果表明：在水合物开始快速生成的前期,水合物的最大生成量、最大生长速率及平稳生长速率都随搅拌速率的增大而增大,进一步验证了传质是控制水合物生成过程的首要因素;在水合物分解阶段,搅拌能提高水合物颗粒的分散性,促进分解气的运移产出;此外,不同搅拌速率下,水合物浆液的电机扭矩随着水合物体积分数的增大都呈现先保持平稳再逐渐增大最后剧烈波动的规律,由此得到了水合物浆液携带固相颗粒的临界体积分数。研究结论在一定程度上揭示了水合物的生长和分解机理,为动力学预测模型研究提供了参考。     

Synthesis and application of dicationic ionic liquids

Ionic liquids were synthesised that consisted of two methylimidazolium rings joined by a spacer 1–12 carbon atoms in length. The bis(triflic)imides with spacer ≤C₄ were solids; the others were liquid at room temperature. The polarity of the dication liquids and their performance in the extraction of phenol from water were compared with those of similar monocationic liquids. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

泡沫铜强化甲烷水合物生成动力学实验研究

提高水合物生成速率和储气密度对天然气水合物技术应用非常重要。将三种孔密度的泡沫铜（CF）分别浸入十二烷基硫酸钠（SDS）溶液中构建水合储气强化体系,在高压静态反应釜中研究泡沫金属对甲烷水合物生成动力学特性。实验结果表明,泡沫铜骨架能为水合物生成提供充足的结晶点,同时可作为水合物生长过程水合热迁移的“高速公路”。甲烷水合物在SDS/CF体系中可快速生成,最大水合储气速率分布在19.24~21.04 mmol·mol^-1·min^-1之间,其中添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量最高（139 mmol·mol^-1）,且达到最大储气量90%所用时间最短（10.1 min）。在6.0~8.0 MPa压力下,相比SDS溶液,添加15 PPI泡沫铜的SDS溶液储气量提高了8.8%~35.6%,储气速率提高了4.7%~40.4%;特别在压力为5.0 MPa时,该孔密度SDS/CF体系储气量甚至比SDS溶液增加13倍,储气速率增加16倍。     

油水乳液中水合物法分离甲烷/乙烯生成动力学

低碳烯烃的分离在石化行业有着重要意义。使用恒容的釜式反应器进行了水合物法分离甲烷和乙烯混合气动力学实验,并研究了不同温度和乳液用量对于水合分离效果和生成动力学的影响。在温度为273.35 K、100 ml乳液用量条件下,混合气中乙烯含量从34%降至9.97%,回收率达到90.36%,温度越低、乳液量越多,乙烯回收率越高。提出了一套以逸度差为推动力的动力学模型,能够较好地拟合实验数据,同时根据参数能够较好地预测实验结果。     

温度对多孔介质中甲烷水合物生成过程的影响

采用自行设计的实验装置,分别进行了0℃以上(274.7 K)、0℃附近(272.8±0.5 K)和0℃以下(267.4 K)3种不同温度下,在20～40日石英砂中甲烷水合物的生成实验.结果表明甲烷水合物在0℃以上生成比较快;在0℃附近储气量大,水合物在整个砂层中的分布比较均匀.针对实验结果,本文提出了水合物在三种不同温度下的生成机理.     

负载型离子液体吸附分离CO2的研究现状及展望

人口增长与全球工业化的加速发展促使化石能源需求量逐年递增,由此导致大气中二氧化碳（CO₂）含量快速上升并引发了全球系列气候问题,“碳达峰·碳中和”背景下的CO₂减排刻不容缓。传统工业捕集CO₂方法由于能耗高、选择性较差、溶剂损耗大等问题限制了其大规模推广应用,离子液体因其极低挥发性、强的气体亲和性、可调的结构性质等特点在CO₂捕集分离领域逐渐显示出独特优势,但离子液体特别是功能化后通常黏度较高或室温呈固态,导致气液传质效果差或无法直接应用于吸收分离过程。负载型离子液体兼具离子液体和多孔材料的共同优势,不仅能提升选择性分离效果,有效避免离子液体直接吸收造成的高黏度,还可拓展离子液体应用范围,具有广阔的发展前景。重点总结了近些年物理和化学负载型离子液体在CO₂吸附分离方面的研究现状和进展,并对负载型离子液体捕集分离CO₂研究的发展趋势进行了展望。     

负载型离子液体吸附分离CO2的研究现状及展望

人口增长与全球工业化的加速发展促使化石能源需求量逐年递增,由此导致大气中二氧化碳（CO₂）含量快速上升并引发了全球系列气候问题,“碳达峰·碳中和”背景下的CO₂减排刻不容缓。传统工业捕集CO₂方法由于能耗高、选择性较差、溶剂损耗大等问题限制了其大规模推广应用,离子液体因其极低挥发性、强的气体亲和性、可调的结构性质等特点在CO₂捕集分离领域逐渐显示出独特优势,但离子液体特别是功能化后通常黏度较高或室温呈固态,导致气液传质效果差或无法直接应用于吸收分离过程。负载型离子液体兼具离子液体和多孔材料的共同优势,不仅能提升选择性分离效果,有效避免离子液体直接吸收造成的高黏度,还可拓展离子液体应用范围,具有广阔的发展前景。重点总结了近些年物理和化学负载型离子液体在CO₂吸附分离方面的研究现状和进展,并对负载型离子液体捕集分离CO₂研究的发展趋势进行了展望。     

咪唑型室温离子液体的绿色合成研究

设计了无溶剂一锅法合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐室温离子液体的新的合成路线,反应原料在80℃下搅拌反应3 h,分离产率分别为97.8%和92.9%。用IR1、HNMR1、3CNMR对离子液体的结构进行了表征,热重分析法测试了其热稳定性能分别为340℃和360℃,探索了反应温度和反应时间对产率的影响。     

苯并咪唑型离子液体的合成与表征

以邻苯二胺、乙酸和碘甲烷为原料合成了1,2-二甲基苯并咪唑,以此为基础与1-溴代烷和HBF4反应得到苯并咪唑溴盐和苯并咪唑四氟硼酸盐两个系列离子液体.产物结构经 1HNMR和IR确证.并对苯并咪唑四氟硼酸盐离子液体的催化性能进行了初步研究.     

离子液体-磷酸三丁酯体系分离盐湖卤水镁锂

将一种典型的室温离子液体(ionic liquids, ILs)1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐作为替代溶剂用于盐湖卤水萃取锂。在该萃取体系中, 离子液体和磷酸三丁酯(TBP)分别用作萃取介质和萃取剂。详细考察了水相酸度、相比等因素对锂分离效率的影响。初步结果表明:与传统萃取体系相比, 该离子液体萃取体系能极大提高萃取效率。该体系最优条件包括: TBP/ILs=9/1(体积比), 相比O/A=2:1, 水相的pH萃取前不需要调节。在此条件下, 锂和镁的单级萃取效率分别为80.64%和5.30%。经过三级逆流萃取, 锂的萃取率高达99.42%。在温度为80℃, 反萃相比A/O为2的条件下, 锂和镁的单级反萃效率分别为98.78%和99.15%。反萃水相中的镁锂比(Mg/Li)降至3.03, 与初始值相比降低了93.41%。     

Promoted adsorption of CO2 on amine‐impregnated adsorbents by functionalized ionic liquids

Amine‐impregnated adsorbents are promising alternatives to aqueous amines for CO₂ capture. However, the diffusion‐controlled CO₂ adsorption process is a significant issue associated with them, resulting in the insufficient utilization of amine groups. Herein, we propose the use of functionalized ionic liquids 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium acetate ([emim][Ac]) with chemical reactivity to CO₂ and low viscosity as the additive to amine‐impregnated adsorbents. The key is that [emim][Ac] does not show drastic increase in viscosity after reacting with CO₂. Taking the polyethyleneimine (PEI)‐impregnated SBA‐15 as a model system, it is found that the CO₂ capacities of PEI/SBA‐15 composites are improved by 86%, and the active site efficiencies are improved by 270%, after the addition of [emim][Ac]. The addition of [emim][Ac] to PEI/SBA‐15 composites also helps improve the CO₂ adsorption rate and recycling stability of composites. Therefore, [emim][Ac] offers the opportunity to fabricate amine‐impregnated adsorbents with simultaneously improved CO₂ capacities, adsorption kinetics, and recycling stability. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 3671–3680, 2018     

离子液体中醇氧化反应的研究进展

离子液体是一种新型的绿色物质,在很多领域中有着诱人的应用前景.醇的氧化反应是有机合成中的重要反应之一,其氧化产物醛、酮或酸是重要的化工原料,概述了近年来离子液体中醇在不同氧化剂和催化剂体系中进行氧化反应的研究进展.     

丙酸酯在离子液体中的催化合成研究

利用正交实验法获得了在离子液体[Hmim] BF4-中合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件,考察了在该离子液体催化下,丙酸和多种醇的酯化反应及催化剂的重复使用性能;实验结果表明,离子液体[Hmim] BF4-催化合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件为n离子液体∶n丙酸∶n正丁醇=1∶4∶1,油浴温度140℃,反应时间8 h,此时收率可达77.8%。离子液体[Hmim] BF4-在丙酸酯化反应中具有良好的催化活性,反应条件温和,无腐蚀、无废酸排放,并可以重复使用。