油酚分离过程低共熔溶剂的筛选及萃取性能研究

低温煤焦油中酚类化合物的高效分离在工业上具有重要意义。采用COSMO-RS模型对40种用于间甲酚-异丙苯分离的低共熔溶剂进行筛选,结合σ-profile和σ-potential对筛选得到的低共熔溶剂的高萃取性能进行分析。并采用液液相平衡实验对筛选结果进行验证,优化了萃取工艺条件。结果表明,COSMO-RS模型筛选得到的氯化胆碱(ChCl)∶乙二醇(EG)(1∶2)、ChCl∶丙三醇(Gly)(1∶2)、ChCl∶乳酸(LA)(1∶2)三种低共熔溶剂与间甲酚之间存在较强的氢键相互作用,与异丙苯之间存在排斥作用。液液相平衡实验证实了COSMO-RS筛选结果的可靠性,其中ChCl∶EG(1∶2)具有最高的分配系数和选择性系数,且黏度最低,被选定为最佳的低共熔溶剂。在25℃、ChCl∶EG(1∶2)与模型油质量比为1∶1时,ChCl∶EG(1∶2)对间甲酚萃取率高达98.41%,同时异丙苯夹带量仅为8.41%,并且具有良好的循环使用性能。     

油酚分离过程离子液体萃取溶剂的多尺度筛选

离子液体作为萃取溶剂已广泛用于油酚混合物的分离,但由于阴阳离子的可调控性,不同离子液体的性质差异较大,快速筛选得到具有应用前景的离子液体至关重要。针对间甲酚-异丙苯分离体系,采用COSMO-RS模型考察不同阴阳离子结构对离子液体分离性能的影响,并通过分子间相互作用能进行分析。在此基础上,提出一种多尺度的离子液体筛选方法,该方法包含无限稀释热力学性质计算、物性估算、相平衡关系计算和过程性能评价。该多尺度方法从分子尺度到单级平衡尺度,再到多级平衡尺度对离子液体进行逐步筛选。结果表明,1-乙基吡啶硫氰酸盐([C₂py][SCN])和1-乙基吡啶双氰胺盐([C₂py][DCA])是最终筛选得到的两种更具有油酚分离应用前景的离子液体。     

低共熔溶剂用于萃取分离的研究进展

作为一种新型的绿色溶剂,低共熔溶剂（DES）拥有与离子液体媲美的优良特性,如挥发性小、可设计性等,且具有成本低廉和制备简单的优势,使得DES正逐步替代传统有机溶剂,在萃取分离应用方面得到广泛的关注。本文综述了近年来国内外有关DES在萃取分离方面的研究报道,阐述了DES直接用于液液萃取、在线生成DES的缔合萃取和通过DES分解完成萃取的应用,并分析比较了各过程的特点和存在的问题;介绍了DES在不同萃取体系中的稳定性和DES的回收方法;总结了DES萃取分离体系的理论发展和萃取机理的研究进展;展望了DES用于萃取分离的工业化前景,指出了目前面临的DES理论、萃取机理、循环稳定性等方面的挑战,分析了进一步的研究趋势。     

COSMO-RS模型在离子液体/低共熔溶剂筛选中的应用研究进展

离子液体(ILs)和低共熔溶剂(DESs)作为一类新型的绿色溶剂,由于其独特的物理化学性质,在混合物分离方面已经受到了研究者的广泛关注,因此逐渐成为绿色化学领域的研究重点。针对特定的分离过程,选择合适的溶剂是非常重要的,然而,由于ILs和DESs种类较多,结构复杂,通过实验的方法逐一进行筛选费时费力、成本高,且几乎不可能找到最优选择,因此应用理论计算模型对ILs和DESs进行筛选是非常有必要的。真实溶剂类导体屏蔽模型(COSMO-RS模型)是一种由量子化学计算与统计热力学方法相结合的预测模型,它可以在不需要实验数据的情况下预测液体混合物的热力学性质,已经被研究者广泛用作各种分离问题的快速筛选工具。整理了应用COSMO-RS模型筛选ILs/DESs用于各种油中酚类、含氮化合物、含硫化合物、萜类化合物、天然维生素E的萃取分离,以及CO₂捕获和共沸混合物等的分离过程,表明COSMO-RS模型用于特定混合物萃取溶剂的筛选是快速有效的,可为难分离混合物分离过程中ILs/DESs的预筛选提供有价值的参考。     

低共熔溶剂特性及在分离过程中的应用

与传统有机溶剂和离子液体相比,低共熔溶剂具有低熔点、低成本、低毒性、易制备、能再生、可生物降解等优点,为其在分离提纯过程中的应用提供了较大的空间。主要综述了低共熔溶剂的熔点特性,以及在分离酸性气体、醇类、酚类、芳烃等领域的应用。     

一种低共熔溶剂在深度萃取模拟油脱硫中的应用

以咪唑及其衍生物和Bu4NBr为原料,按不同原料配比,通过低温共熔得到了一系列新型低共熔溶剂(DESs),用于萃取脱除模拟油品中的二苯并噻吩(DBT),并对其最佳脱硫条件进行了考察。结果表明:当n(Bu4NBr)/n(咪唑)=0.6时,该类DESs对二苯并噻吩表现出最佳萃取效果。针对DESs考察了剂油体积比与反应温度对脱硫效果的影响,测定了DESs的选择性能与重复使用性能。结果表明:在V(DES)∶V(Oil)=1∶6、萃取温度为20℃、萃取时间为30 min时,咪唑与Bu4NBr共熔物(DESⅠ)对二苯并噻吩的脱硫率达到89.2%;经4次萃取后,其脱硫率达到95.0%;相同条件下该类DESs对于不同噻吩类衍生物的脱除能力的顺序为:二苯并噻吩(DBT)苯并噻吩(BT)4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)噻吩(T);再生后脱硫效果良好;经7次重复萃取过程后,DESs对DBT的脱硫率仍高达86.8%。     

低共熔法萃取分离油酚混合物过程中油的夹带

采用季铵盐与酚形成低共熔溶剂(DES)从含酚的混合物中萃取分离酚是一种有效的油酚分离方法, 然而分离过程中, 中性油的夹带会影响分离效率。以含苯酚200 g·L^-1的甲苯溶液作为模拟油酚混合物, 氯化胆碱(ChCl)作为分离剂, 研究了氯化胆碱的加入量、萃取温度(25～55℃)及模拟油中直链烷烃的浓度等因素对酚的萃取分离及中性油夹带的影响。结果表明, 随着ChCl加入量增大, 酚萃取率升高, 中性油的夹带量减少;ChCl过量时, 酚的萃取量恒定且达到极大值, 中性油夹带量恒定且夹带量最小;萃取温度对酚的萃取率影响不大, 对中性油的夹带量在ChCl加入量不足时随温度升高而增多, 当ChCl加入量足量时与温度变化关系不大;模拟油中直链烷烃的浓度不影响萃取效率, 浓度越高, 甲苯夹带越少。以ChCl萃取含苯酚200 g·L^-1的甲苯溶液, 在萃取温度25℃、ChCl加入量大于0.6(与酚的摩尔比)的条件下, 苯酚萃取率达95%, 甲苯夹带率为15%, 70℃条件下氮气吹扫60 min内可将DES中甲苯完全去除。     

低共熔溶剂在化工分离过程中的应用及研究进展

近年来,低共熔溶剂由于具有廉价、原材料易得、蒸汽压低且更加环境友好的合成过程等特点,越来越成为绿色化学领域的研究热点,特别是低共熔溶剂作为萃取剂在化工分离过程中的应用引起广泛关注。本文主要介绍了低共熔溶剂的组成、性质以及在分离过程中的一些应用和研究进展,最后对其未来的研究方向和存在的问题进行了讨论。     

低共熔溶剂在天然产物萃取中的应用进展

为了取代传统有毒有害有机溶剂,实现对天然产物的绿色高效萃取,低共熔溶剂(DES)已得到广泛应用和普遍关注。DES是一种新型绿色溶剂,具有易于合成、低毒或无毒及环境友好等优点。通过对近10年各类数据库中相关研究论文的梳理分析,简介了DES的分类、合成及性质,重点阐述低共熔溶剂在萃取天然产物中生物活性物质(如黄酮类化合物、酚类、酚酸、生物碱、多糖、萜类和皂苷类)的应用,尤其是在多糖和黄酮类物质提取工艺中的广泛使用。分析了影响DES萃取效率的主要因素。最后,进一步展望了DES未来的发展趋势和应用前景。     

胆碱类低共融溶剂在CO2捕集与分离中的应用

胆碱类低共融溶剂是一种新型的离子液体。它不仅具有传统离子液体的优点,还具有价格低廉、低毒、生物可降解等优势。对胆碱类低共融溶剂在CO₂捕集与分离中所涉及的物理性质,如气体的溶解度、CO₂的吸收-解吸、密度、稳定性、黏度和表面张力等进行考察,并分析了胆碱类低共融溶剂的结构对各物性的影响。通过与传统离子液体的对比,胆碱类低共融溶剂在CO₂捕集与分离中的应用具有一定的优势,如CO₂溶解度高,黏度低。然而,胆碱类低共融溶剂在气体的选择性分离、表面张力等的研究还不足,且热稳定性方面还存在瓶颈,因此,其在CO₂捕集和分离中的应用还有待进一步探讨。     

离子液体/低共熔溶剂用于NH3分离过程的热力学分析

氨气（NH₃）作为一种有害气体,其传统吸收技术存在诸多缺陷,亟需开发性能优越的NH₃吸收剂,以开发新型NH₃分离技术。离子液体和低共熔溶剂作为气体分离过程的潜在吸收剂,因低挥发性、良好的热稳定性以及灵活的可调控性等特点受到越来越多的关注。但离子液体和低共熔溶剂数量众多,筛选困难。采用热力学分析方法分析离子液体和低共熔溶剂用于NH₃分离过程,基于Gibbs自由能变,拟合出分离过程的最佳操作条件,将总能耗和离子液体用量作为筛选标准,筛选出性能良好的[Omim][BF₄]。将[Omim][BF₄]与传统NH₃吸收剂水对比,发现[Omim][BF₄]具有更低的能耗。最后,拟合出筛选标准与离子液体/低共熔溶剂的临界性质间的规律,为开发新的NH₃吸收剂和新的分离技术提供依据。     

疏水深共熔溶剂在绿色化学工艺中的应用

疏水深共熔溶剂因制备简单、低毒性、高热稳定性及高生物降解性,被认为是传统有毒有害有机溶剂和离子液体的潜在替代品。其良好的疏水性、高度可调的物理化学特性及其对有机和无机化合物的优异溶解能力,可满足许多工业应用需求。疏水深共熔溶剂通过静电作用、离子交换和氢键的协同作用,实现了对目标物的高效分离、定向催化和改性。该文总结了疏水深共熔溶剂的结构组成及其性能影响因素,综述了疏水深共熔溶剂在分离提取、污染物去除、生物催化、材料改性及食品安全检测中的研究进展。疏水深共熔溶剂能够通过结构组成变化实现溶剂特性的定向调控,在宽pH范围内高选择性地提取了各种目标成分,简化了催化和改性的工艺过程,其高度的循环稳定性极大地减少了溶剂消耗量,在绿色化学工艺中展现出可替代传统溶剂的巨大潜力。但疏水深共熔溶剂各组分间的协同机制尚不明晰,仍需在后续研究中进一步阐明其作用机理,以期实现疏水深共熔溶剂的精准定制及高效应用。     

Evaluating ternary deep eutectic solvents as novel media for extraction of flavonoids from Ginkgo biloba

Ternary deep eutectic solvents (TDESs) as media are used to extract two flavonoids from Ginkgo biloba. The influence factors of extraction efficiency such as types of TDESs, concentrations of TDESs, solid/liquid ratio, and extraction methods have been investigated. The optimal composition of TDESs is synthesized with choline chloride, oxalic acid, and ethylene glycol (n/n/n, 1/1/3). The extraction of flavonoids is optimized using water-TDESs (50 vol% TDES in water-TDESs) as solvents in heating process (60°C) for 30 min at solid/liquid ratio of 1:10 g/mL. Under this condition, extraction yields of quercetin and myricetin are 1.40 and 1.11 mg/g, respectively.     

低共熔溶剂萃取精馏分离苯/环己烯共沸物研究

以四丁基溴化铵(TBAB)、氯化胆碱(ChCl)为氢键受体,乙二醇(EG)、乙酰丙酸(LA)为氢键供体合成的TBAB:EG (1:2), TBAB:LA (1:2), ChCl:LA (1:2)三种低共熔溶剂(DES)作为萃取剂,通过萃取精馏分离苯-环己烯共沸体系。实验测量了环己烯-苯-DES三元体系气液相平衡,并对DES组成中氢键供体和氢键受体对分离性能的影响进行探讨。结果表明,DES的分离性能由高到低依次为ChCl:LA (1:2)>TBAB:LA (1:2)>TBAB:EG (1:2);采用NRTL模型关联环己烯-苯-DES三元体系的气液相平衡数据,拟合得到体系二元交互参数;在Aspen Plus V7中针对ChCl:LA (1:2)为溶剂的萃取精馏过程进行建模计算,并将其分离效果与传统溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)进行对比,以DES为溶剂的萃取精馏过程相比于DMAC,回流比由3.8降至0.30,流程整体热负荷减少了16.57%。     

离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用

为了实现煤基液体各组分利用价值最大化,本文综述了离子液体和低共熔溶剂对组分组成复杂的煤基液体进行高效萃取分离的研究进展。首先介绍了离子液体和低共熔溶剂的性质及分类;其次根据分离目标的不同,将离子液体和低共熔溶剂对煤基液体典型组分的萃取分离分为四个方面进行阐述:煤基液体提酚、燃料油萃取脱硫、燃料油萃取脱氮、芳烃和脂肪烃的分离。分析表明,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的提酚效果较好,能分离出绝大多数的酚类化合物;燃料油萃取脱硫时,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的单次脱硫率均不高,需3～5次重复萃取后才能获得理想效果;燃料油中的碱性及非碱性含氮化合物很难被同一种离子液体或低共熔溶剂一次性分离出,导致实际油品的脱氮率较低;大多数离子液体和低共熔溶剂进行芳烃和脂肪烃的分离时不能获得理想的分配系数和选择性,尚无法用于实际芳烃和脂肪烃的分离。氢键、π-π、CH-π、范德华力等分子间相互作用的差异是实现离子液体或低共熔溶剂进行煤基液体典型组分分离的主要原因。依据分离对象,设计合适的离子液体和低共熔溶剂,提高实际煤基液体分离时的萃取率和选择性;分析并解决离子液体和低共熔溶剂用于实际煤基液体各组分...     

疏水性低共熔溶剂氢键交互作用调控及萃取铜性能

制备了以薄荷醇为氢键受体,不同碳链长度的羧酸为氢键供体的薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂。探索了低共熔溶剂体系的密度、黏度理化特性随温度变化的规律,利用超额摩尔性质与格伦伯格-尼桑相互作用力公式计算了过量摩尔体积、黏度偏差与相互作用力参数,分析了低共熔溶剂组分间的相互作用。通过傅里叶红外光谱表征,确定了低共熔溶剂组分间的氢键作用。以该类低共熔溶剂作萃取剂,考察了pH、组分间氢键交互作用力（氢键供体碳链长度、低共熔溶剂受供体摩尔比）对提取铜性能的影响。结果表明,薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂中氢键交互作用更强的体系,由于羧基中氢的解离更容易实现,对铜的萃取效率更高。此外,通过对薄荷醇-羧酸类疏水性低共熔溶剂体系结构性质与组分间氢键作用的关系对铜的萃取机理进行了探讨,为揭示疏水性低共熔溶剂的构效关系与高性能低共熔溶剂的设计优化提供理论基础。     

深共融溶剂法合成盐酸吗啉双胍

在吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下,以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍。讨论反应温度、时间、反应物摩尔比等因素对盐酸吗啉双胍合成收率的影响,重点考察深共融溶剂体系组分间不同摩尔比对体系熔点的影响,以及研究产物的分离和纯化的方法。研究结果表明:在由吗啉盐酸盐和双氰胺组成的深共融溶剂体系的条件下以吗啉、浓盐酸、双氰胺为原料通过缩合反应合成盐酸吗啉双胍的方法简单,产品易于分离。吗啉盐酸盐/双氰胺(mol)为1.0∶0.8和1.0∶1.8时,深共融溶剂体系熔点为48℃。通过对影响因素的考察,找到了使用该法合成盐酸吗啉双胍的最佳合成条件:缩合反应温度为140℃;最佳反应时间为3h;物料配比(mol)为1∶0.8。