离子液体[BMP][Tf_2N]基本物性的实验及模型关联研究

针对离子液体[BMP][Tf_2N]的物性数据缺乏的问题,在101.325 kPa下对[BMP][Tf_2N]在温度范围为278.15～338.15 K的黏度和温度范围为298.15～338.15 K的密度、电导率进行了实验测定。结果表明,黏度、密度和电导率在温度范围内的值分别是21.6～193.4 mPa·s、1 356.0～1 389.2 kg/m³和0.273～0.893 S/m,黏度、密度和电导率均受温度的影响较大,当压力一定时,[BMP][Tf_2N]的黏度、密度随温度的升高而减小;而电导率随温度的升高而增大;分别采用Arrhenius方程、自然对数方程和VFT方程关联[BMP][Tf_2N]的黏度、密度和电导率的实验数据表明,模型值与实验值的最大相对误差和平均相对误差分别是2.25%和0.94%,5.74%和5.39%,4.412%和4.245%;进一步说明关联模型与实验数据具有良好的一致性。     

离子液体[emim][Tf_2N]的表面张力、密度、黏度及电导率实验测定

在298.15~338.15 K 0.1 MPa工况下测定了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([emim][Tf_2N])的表面张力、密度、黏度及电导率;采用最小二乘法拟合了实验数据,得到了表面张力和密度随温度的回归方程;在相同工况下,同其他实验数据以及采用基团贡献法得到的数据进行了对比;同时,研究了相关物性参数同离子液体结构和温度的关系。研究结果表明:离子液体的表面张力随阳离子取代基碳链长度的增大而减小,随阴离子尺寸的增加而减小;其表面张力和密度随温度的升高均呈线性减小变化;黏度随着温度的升高逐渐降低;电导率随着温度的升高而增大。以上物性的测定和研究,填补了离子液体[emim][Tf_2N]相关物性参数的空白,同时也为该种离子液体的应用,尤其是在吸收式制冷系统中的应用,提供了参考。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

离子液体[bmim][Tf2N]的分子动力学模拟

建立了离子液体1-正丁基3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）酰亚胺（[bmim][Tf₂N]）的全原子模型,并分别在五种不同的温度和五种不同的压力下对其进行了分子动力学模拟。将[bmim][Tf₂N]密度的模拟结果与实验结果进行了比较,两者吻合良好,验证了模型准确性。此外,还对[bmim][Tf₂N]内部的相互作用能随温度和压力的变化规律进行了分析,结果表明：离子液体内部的库仑能、范德华能、长程作用能均随温度的升高而增加,系统达到平衡所需时间随之变短;相对温度而言,压力对离子液体内部相互作用能的影响较小;在各种相互作用能中,范德华能随温度和压力的变化最大;温度和压力对离子液体的构型不会产生影响。     

CO_2-[emim][Tf_2N]吸收-喷射CCHP性能研究

为解决当下有关低品位热驱动CO_2吸收-喷射式冷热电联供(CCHP)系统研究较少的现状,基于能量守恒和质量守恒原理对工质对为CO_2-[emim][Tf_2N]的吸收-喷射式CCHP系统建立了相关热力学模型,使用模型计算了不同气体加热器热源入口温度、气体冷却器入口水温、余热回收器入口水温及喷射器背压下,系统的循环制冷量Q_e、膨胀机输出功W_(exp)、供热量Q_(he)、制冷系数COP、热效率η_(thm)及效率η_(exg)的变化趋势。结果表明:随着气体加热器热源温度的升高,系统的Q_e,η_(thm),η_(exg)均升高;低气体冷却器入口水温及低余热回收器入口水温均有利于系统性能的提升;喷射器背压升高,系统的Q_(he),W_(exp),Q_e均升高。     

[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜吸收CO2性能研究

为了研究离子液体支撑膜吸收CO_2的性能,针对CO_2的传统捕获方法造成环境污染、腐蚀设备等缺点,文章选用新型绿色工质离子液体[Emim][Tf_2N]作为CO_2的吸收剂,并负载于PVDF、PES 2种支撑膜上,在压力为0.2 MPa、流量为50 mL/min,温度为298—318 K范围内变化的条件下进行吸收CO_2的实验,并利用渗透系数、溶解度和扩散系数来评定支撑膜的吸收性能,其中溶解度数据采用van′t Hoff方程进行关联,扩散系数数据和渗透系数数据采用Arrhenius方程进行关联。模拟和实验结果表明:CO_2在2种离子液体支撑膜中的渗透系数和扩散系数随着温度的升高而增大,而溶解度随着温度的升高而降低,且PVDF离子液体支撑膜对CO_2的吸收性能优于PES离子液体支撑膜。因此,PVDF支撑膜较PES支撑膜更加适合用于工业应用中。     

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。     

CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系汽液相平衡及超额焓研究

针对CO_2-离子液体二元体系的相平衡问题,搭建了一套汽液相平衡数据测定系统,获得了CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系在273.15～328.15 K的汽液相平衡数据,利用PR (Peng-Robinson)状态方程、NRTL (non-random two liquid)活度系数模型结合WS (Wong-Sandler)混合规则对实验数据进行关联,并应用此模型计算得到CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系的超额焓。结果表明:关联得到的压力计算值与实验值相比,两者的平均相对偏差为3.87%,与其他模型对比所选模型偏差最小,能够成功地关联CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系汽液相平衡数据。进一步完善了CO_2-离子液体二元体系的关联模型。     

[BMIM][PF6]离子液体萃取金属工艺研究

本研究基于微波条件下以N-甲基咪唑和溴代烷为原料合成[BMIM][PF_6]离子液体基础上,探讨其萃取金属的工艺条件,各金属萃取最佳工艺如下:Zn~(2+):pH=6,离子浓度为20mg/L,萃取时间为40min,萃取率达95.1%;Pb~(2+):pH=6,离子浓度为20mg/L,萃取时间为10min,萃取率达90.42%;Co~(2+):pH=6,离子浓度为20mg/L,萃取时间为10min,萃取率达76.34%;Cd~(2+):pH=5,离子浓度为20mg/L,萃取时间为30min,萃取率达86.72%;Ni~(2+):pH=5,离子浓度为20mg/L,萃取时间为20min,萃取率达82.53%。     

负载[APMIm][Br]离子液体吸收CO2的性能

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐（[APMIm][Br]）离子液体通过化学反应捕集CO₂。采用浸渍-蒸发将[APMIm][Br]离子液体负载在硅胶表面,通过比表面孔隙吸附测定仪、热重分析仪（TGA）对吸收剂的结构与性能进行研究,负载量为10%～50%,温度为303.15～323.15 K,CO₂浓度分别为10%、30%、50%。结果表明：硅胶表面的离子液体薄膜厚度达到86 nm（负载40%）时,具有最快的吸收速率,且受CO₂浓度和温度变化的影响较小,平衡吸收量在50% CO₂体系中达到理论吸收量的80%,随着温度的升高而降低,当负载量为50%时,膜厚增加到230 nm,导致吸收速率和平衡吸收量大幅度下降。值得注意的是：负载离子液体吸收剂在循环使用3次之后,结构与性能均保持不变,表现出一定的工业运用前景。     

负载[APMIm][Br]离子液体吸收CO_2的性能

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMIm][Br])离子液体通过化学反应捕集CO2。采用浸渍-蒸发将[APMIm][Br]离子液体负载在硅胶表面,通过比表面孔隙吸附测定仪、热重分析仪(TGA)对吸收剂的结构与性能进行研究,负载量为10%~50%,温度为303.15~323.15 K,CO2浓度分别为10%、30%、50%。结果表明:硅胶表面的离子液体薄膜厚度达到86 nm(负载40%)时,具有最快的吸收速率,且受CO2浓度和温度变化的影响较小,平衡吸收量在50%CO2体系中达到理论吸收量的80%,随着温度的升高而降低,当负载量为50%时,膜厚增加到230 nm,导致吸收速率和平衡吸收量大幅度下降。值得注意的是:负载离子液体吸收剂在循环使用3次之后,结构与性能均保持不变,表现出一定的工业运用前景。     

新型硅氧烷离子液体[MeBim][PF_6]的合成研究

本文以咪唑、四丁基溴化铵,碘甲烷、(γ-氯丙基)三甲氧基硅烷、六氟磷酸钾为原料合成了一种新型的硅氧烷离子液体—1-甲基-3-(γ-氯丙基)三甲氧基硅烷咪唑六氟磷酸盐,并对其合成反应条件进行了探索,通过红外光谱法(IR),确定了其结构。     

双温低品位热驱动跨临界CO_2-[emim][Tf_2N]吸收制冷系统的性能

在能量梯级利用的基础上,建立了双温热驱动跨临界CO_2-[emim][Tf_2N]吸收制冷系统,针对该系统的特点构建了相应数学模型,分析了各关键参数对系统性能的影响.结果表明,在一定条件下,与使用相同工质对的传统吸收制冷循环相比,本工作提出的系统性能系数(COP)最高增加50%.     

微波合成[BMIM][PF6]离子液体及其表征

离子液体因类属环保绿色溶剂而备受青睐。本研究通过微波合成法,以N-甲基咪唑和溴代烷合成[BMIM][PF_6]离子液体。对产物进行红外、核磁、高效液相表征,结果表明产物同市售产品表征结果一致,产物纯度高达99.3%,表明产物即为目的产物。此离子液体的合成标志微波合成法在离子液体中合成的可行性,有望应用于废水处理过程中金属离子的萃取中去,实现离子液体的"绿色"价值。     

离子液体[EMIM][DEP]辅助纤维素酶降解小麦秸秆的研究

以小麦秸秆为原料,通过正交实验对纤维素酶降解小麦秸秆的影响因素进行研究。结果表明,影响小麦秸秆降解的因素依次为:反应温度酶解时间料液比,其最适条件是:反应温度为50℃,料液比为1∶50,酶解时间为10 h。经离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM][DEP])处理过的小麦秸秆降解出的还原糖量比未经离子液体预处理的提高了10.42%。     

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。     

利用离子液体[BMIM]2[CR]萃取牛血清蛋白的研究

利用离子交换过程将亲和性染料刚果红合成为[BMIM]2[CR],并进行牛血清蛋白萃取实验。研究结果表明,[BMIM]2[CR]离子液体的浓度为10mmol／L,萃取时间为30min以及溶液呈酸性时,对牛血清蛋白的萃取效果最佳,可达90％以上。该研究可为[BMIM]2[CR]实际蛋白质萃取应用中提供一定的可行性条件。     

离子液体[Bmim][NTf_2]对CO_2在碳酸二乙酯中溶解性能的强化

采用恒定容积法在温度范围308.15~328.15 K、压力范围0~3 MPa条件下测定了CO_2在碳酸二乙酯(DEC)、离子液体[Bmim][NTf_2]以及二者不同质量分数配比混合溶剂中的溶解度,并用COSMO-RS模型研究了离子液体的加入对DEC蒸气分压的影响。实验表明,在相同实验条件下CO_2在[Bmim][NTf_2]中的溶解度大于在DEC中的溶解度。[Bmim][NTf_2]的加入可强化CO_2在DEC中的溶解性能,在相同温度下CO_2在混合溶剂中的溶解度随[Bmim][NTf_2]质量分数增加而增大,在相同浓度的混合溶剂中CO_2的溶解度随温度升高而降低。COSMO-RS模型计算表明,DEC的蒸气分压下降的分数随混合溶剂中离子液体质量分数增加而增大,而对于相同质量分数配比的混合溶剂温度对DEC的蒸气分压影响较小。