不同咪唑类离子液体对纤维素酶降解小麦秸秆的影响

分别合成四种离子液体:1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、氯化1-丁基-3-甲基咪唑以及1-丁基-3-甲基咪唑磺胺醋酰盐,考察其对纤维素酶降解小麦秸秆的影响。结果表明:小麦秸秆在1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐中溶解度最高;随着温度的升高,小麦秸秆的溶解时间缩短,但再生得率有所下降;将再生的小麦秸秆用纤维素酶进行降解,使用1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐预处理得到的再生小麦秸秆还原糖产率最高,为3.45%。     

离子液体中纤维素酶解初探

应用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]OAc）体系来探索研究酶法降解纤维索。采用DNS比色法,测定一定时间内不同水解条件下微晶纤维素经酶水解所产生的还原糖浓度来表示水解效果。经实验得到的景住条件是：时间为6h,温度为50℃,pH值为4．6,所得纤维索的水解得糖率为24．95％。在最佳条件下进行了重复实验,由实验数据可知,在此条件下的验证实验结果重现性较好。     

咪唑类离子液体在纤维素酶降解纤维素体系中的作用

以1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]DEP)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸([Emim]Ac)为研究对象, 考察两种离子液体(IL)对酶法降解纤维素过程的影响。采用超声辅助离子液体溶解纤维素, [Emim]DEP和[Emim]Ac分别使纤维素的结晶度降为53.6%和62.3%。在纤维素酶降解再生纤维素的过程中, 当IL的加入量小于2.0%时, 对酶解过程起促进作用, 其中加入量为0.5%时, 促进作用最强, 酶解率分别提高了11.4%和17.5%。在最优条件下(加入0.5%IL), 测量纤维素酶系中各个酶的酶活, 结果表明离子液体对β-葡萄糖苷酶起到了明显的促进作用, 分别使该酶酶活提高了120%和87%。离子液体降低了纤维二糖对葡聚糖外切酶的抑制作用, 提高了酶解效率。     

[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%。     

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[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。     

[EMIM]Br-FeCl2离子液体萃取脱除含硫化合物

考察了1-乙基-3-甲基咪唑溴络合氯化亚铁([EMIM]Br-FeCl2)离子液体对含有噻吩(TS)、苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)模拟油及FCC汽油的萃取脱硫效果。实验结果表明:在40℃条件下萃取4 h,当剂油质量比为2∶1时,噻吩的脱除率为25.6%;当剂油质量比为2∶5时,苯并噻吩的脱除率达到72.4%,二苯并噻吩的脱除率达到79.9%。按剂油质量比2∶1应用于实际汽油,单级萃取脱硫率为50.3%～54.5%,5级萃取脱硫率为89.3%～91.3%。对使用过的离子液体进行再生处理,再生后离子液体可以使用10次以上。     

离子液体[BMIM]Cl处理汽爆活化玉米秸秆及酶解

为了提高玉米秸秆酶解还原糖产率,利用蒸汽爆破法活化玉米秸秆原料,并利用离子液体[BMIM]Cl进行处理,考察了汽爆压力和维压时间对处理后物料酶解还原糖产率的影响。结果表明,汽爆压力2.6 MPa,维压时间90 s下汽爆活化秸秆原料,[BMIM]Cl处理后,酶解24 h后还原糖产率较汽爆活化后物料提高了84.03%,较原料提高了286.83%。秸秆化学组分分析表明,[BMIM]Cl处理后物料纤维素质量分数增加了64.86%,X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析表明,其晶形结构转变为无定形结构,更有利于纤维素酶与底物作用。说明汽爆活化[BMIM]Cl处理能显著提高玉米秸秆的酶解还原糖产率。     

[EMIM]HSO4离子液体的合成及其在氧化铝电解中的应用

以N-甲基咪唑为原料合成了[EMIM]HSO4离子液体,采用红外光谱、核磁氢谱和热分析对产物进行了表征,并测定了与电解相关的物理性质,如密度、表面张力、粘度和电导率等,通过研究Al2O3在[EMIM]HSO4离子液体中的溶解度和电化学行为,探讨了其直接电解的可能性. 结果表明,[EMIM]HSO4在加热至270℃前比较稳定,密度和粘度均随温度升高而减小,在100℃时摩尔电导率为2.890 S×cm2/mol,满足电解质要求. 20℃时测得Al2O3在[EMIM]HSO4中的溶解度为3.81 g/L,满足直接电沉积对溶解度的要求. Al2O3在Pt电极上能发生电沉积,在-0.26 V发生铝的欠电位沉积,-0.54 V发生铝的沉积,电解过程受扩散控制.     

二元离子液体强化秸秆预处理

为了提高生物质秸秆的溶解率、优化秸秆组分再分布,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim][OAc])的二元离子液体混合体系,考察溶剂组成、反应温度和处理时间三因素对预处理的影响。结果表明,随着[Bmim]Cl在二元离子液体中摩尔比的升高,秸秆溶解率呈先上升后下降的趋势;纤维素在处理后秸秆中所占比例也遵循此规律。随着温度升高,溶解率逐渐增加,当温度超过100℃时,二元离子液体溶解液的黏度发生突变,秸秆发生变性;此外,随着处理时间的延长,溶解率逐渐升高,但是超过3 h以后,溶解效果提升并不明显。综合各因素作用效果,确定最佳反应温度为90℃,最佳处理时间3 h。在此条件下,秸秆的溶解率达到46.53%,经处理后秸秆中纤维素比例达到55.77%。     

[EMIM]BF_4离子液体催化合成镇痛消炎药酮咯酸中间体2-苯甲酰吡咯

制备了离子液体[EMIM]BF4,并用于催化合成镇痛消炎药酮咯酸中间体2-苯甲酰吡咯。考察离子液体[EMIM]BF4的催化活性及重复使用性能,研究了原料配比、反应温度和反应时间等工艺条件的影响。较佳工艺条件为:反应物料配比n([EMIM]BF4)∶n(苯甲酰氯)∶n(吡咯)=1.0∶1.0∶1.2,反应温度50℃,反应时间8h。在此条件下,2-苯甲酰吡咯收率达86%以上,纯度达99%。其离子液体可重复利用,经5次利用后产物收率仍在80%以上,并可避免使用有机溶剂。     

纤维素酶高效水解麦秆的工艺研究

以纤维素酶水解蒸汽爆破麦秆的过程为研究对象,考察了底物浓度、纤维素酶用量、β-葡萄糖苷酶装载量以及化学激活剂对麦秆水解的影响。结果表明,高底物浓度下的最佳酶解工艺条件为底物(麦秆)浓度20%,酶装载量(U/g纤维素):滤纸酶活45、β-葡萄糖苷酶25、木聚糖酶800,0.1 mmol/L Mg2+、0.1 mmol/L Co2+、10 mmol/L Fe3+,1 g/L PEG2000、1 g/L Tween80和1 g/L山梨醇,搅拌速度120~150 r/min,分批补料,p H4.8,50℃,水解时间144 h。在此条件下,还原糖浓度达115.43 g/L,葡萄糖浓度达88.39 g/L,转化率也分别达到78.04%和88.73%。     

玉米秸秆蒸爆渣的氨基酸辅助纤维素酶水解

以商品纤维素酶C2730酶解玉米秸秆蒸汽爆破渣,研究了不同氨基酸、氨基酸浓度、温度对水洗蒸汽爆破渣纤维素酶水解的影响,优化纤维素酶水解条件,提高纤维素酶水解得率。实验结果表明,纤维素酶水解蒸汽爆破渣的优化氨基酸为苯丙氨酸,优化水解条件为每克纤维素酶用量15FPIU,苯丙氨酸质量浓度为1.5 g/L,温度为50℃,水解时间为48 h,还原糖和葡萄糖得率分别为51.38%和36.78%。     

功能化离子液体催化水解反应的研究

以离子液体PEG1000-DAIL为基础合成了不同阴离子的功能化离子液体,发现了功能化离子液体与甲苯形成良好的温控两相体系,并研究了它们在有机卤化物、环氧化合物和酯类化合物的水解反应。实验表明,以Fe2(SO4)3为辅助催化剂,以PEG1000-DAIL[OTf]为主催化剂下,有机卤化物的水解反应效果最好,水解产物收率在97%。以PEG1000-DAIL[OTf]为主催化剂下,以Cu SO4为辅助催化剂,环氧化合物水解反应效果最好,其水解产物收率达到93%。以PEG1000-DAIL[OTf]为主催化剂下,以Fe2(SO4)3为辅助催化剂,酯类化合物水解反应效果最好,其水解产物收率达到91%。离子液体和辅助催化剂重复使用时,经重复使用五次,其催化性能没有明显的变化。     

Experimental Data on Mutual Mass Diffusivities of Binary Mixtures of Ethanol and [EMIM][DEP]

Ionic liquids have been widely discussed for manifold applications in chemical and energy engineering. Reliable molecular transport property data for the heat and mass transfer are indispensable. In this study, the diaphragm‐cell method has been applied to determine the mutual mass diffusivities of binary mixtures of ethanol in the ionic liquid [EMIM][DEP] for various ranges of temperatures and ionic liquid mass fractions. A simple correlation based on the Stokes‐Einstein relation is used to fit the experimental data.     

里氏木酶利用预处理小麦秆生产纤维素酶的应用研究

为了降低里氏木霉生产纤维素酶的成本,研究了小麦秸秆经白腐菌和酸处理后主要成分如纤维素、木聚糖、木质素含量的变化,采用正交实验考察了里氏木霉菌发酵小麦秆生产纤维素酶的最佳条件,研究得到的最佳条件为:小麦秆∶麸皮=2∶3,培养温度30℃,起始pH 5.0,发酵时间48 h。通过对正交实验条件的优化,发酵液滤纸酶活(FPA)为6.11 IU.mL-1,羧甲基纤维素酶活(CMCase)为29.11 IU.mL-1,纤维二糖酶活(CBA)为16.11 IU.mL-1。和原工艺相比FPA、CMCase和CBA分别提高了30.78%、26.82%和37.11%。     

离子液体[Amim]Cl中3-溴-4-羟基苯甲醛的水解反应研究

研究了3-溴-4-羟基苯甲醛在离子液体氯化烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)中的水解反应,考察了反应温度、反应时间以及氢氧化钠、[Amim]Cl和催化剂的用量等对水解反应的影响,确定了水解反应的优化条件为:反应温度100℃,反应时间2h,催化剂用量为6.4g/mol反应物,[Amim]Cl用量为1.2L/mol反应物,氢氧化钠用量为2mol/mol反应物,水解反应产率83.6%,产品纯度达99.4%。离子液体[Amim]Cl回收简单,可以重复使用10次。     

Ionic liquids [EMIM][BF4], [EMIM][Otf] and [BMIM][Otf] as corrosion inhibitors for CO2 capture applications

We present the viability of using thermally stable, practically non-volatile ionic liquids as corrosion inhibitors in aqueous monoethanolamine systems. Carbon steel 1020, which is widely used as a construction material in CO₂ capture plants, has been taken as a test material. Corrosion inhibition capabilities of typical room-temperature ionic liquids constituting imidazolium cation in concentration range ≤3% in CO₂ capture applications were investigated. Electrochemical corrosion experiments using the potentiodynamic polarization technique for measuring corrosion current were carried out. Subsequent calculation of corrosion rate via Tafel fit was performed. The experimental findings suggest that the corrosion rate is significantly dependent on the process parameters, such as the CO₂ loading and the presence of oxygen. In addition, the value of the corrosion rate is sensitive to the type of ionic liquid added. Moreover, the results show that ionic liquids possess the ability of suppressing severe operational problems of corrosion in typical CO₂ capture plants to a reasonable extent (≥50%).     

Continuous Gas Dehydration Using the Hygroscopic Ionic Liquid [EMIM][MeSO3] as a Promising Alternative Absorbent

Continuous gas drying experiments with the hygroscopic ionic liquid [EMIM][MeSO₃] show that it can be a very promising alternative drying agent to the absorbent triethylene glycol (TEG) commonly used in industrial gas drying processes. The HTU/NTU model in combination with the correlations of Onda et al. for mass transfer coefficients can be applied for the design of an absorption process with [EMIM][MeSO₃]. The major advantage of this ionic liquid (IL) is that well‐known problems associated with the regeneration of the absorbent TEG can be avoided using [EMIM][MeSO₃] due to extremely low vapor pressure and possible regeneration with air. The drying capacity of the IL system is about two times higher compared to TEG. Hence, a simple plant design comparable to that of industrial adsorption plants might be applied.