[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.     

[omim]BF4离子液体萃取酚类化合物的研究

采用水浴微波法合成离子液体萃取剂[omim]BF4.研究[omim]BF4对苯酚、邻甲酚等7种酚类化合物的萃取,考察了萃取时间、温度、相比及pH值对萃取效果的影响.实验结果表明:萃取10 min就可以达到平衡;随着温度升高或[omim]BF4与含酚水溶液相比的降低,分配系数降低;酚溶液在pH< pKa时,即酚类化合物主要以分子状态存在时,萃取效率较高.与萃取剂[bmim]PF6及传统有机溶剂相比,[omim]BF4萃取酚类化合物的分配系数处在同一数量级.同时对[omim]BF4萃取酚类化合物的机理进行了探讨,离子液体中的氟与酚类化合物的羟基形成了氢键.     

离子液体萃取分离结构相似化合物研究进展

结构相似化合物的高效分离是化学工业最具挑战的难题之一,传统分离方法存在选择性低、溶剂消耗大、能耗高等不足。基于离子液体较强的氢键、π-π作用能力及良好的成相能力,离子液体液-液萃取过程能够有效识别结构相似化合物物化性质的微小差异,提高分离选择性,同时还可获得较高的分配系数和萃取容量,并抑制乳化的发生。本文在简要介绍离子液体偶极性/可极化性、氢键酸碱性和液-液相平衡规律的基础上,系统综述了离子液体液-液萃取技术在不同类型结构相似化合物选择性分离方面的研究进展,探讨了研究中存在的问题和未来发展方向。与亲水性化合物的分离相比,离子液体液-液萃取技术在疏水性结构相似化合物及表面活性结构相似化合物的分离中更具优势。离子液体-分子溶剂复合萃取剂的研究则为解决离子液体黏度大、成本高等问题提供了可行途径。     

离子液体液液萃取分离正辛烷/邻二甲苯

将直馏石脑油分离为脂肪烃和芳烃有助于实现石脑油资源的优化利用,溶剂萃取是芳烃/脂肪烃分离的重要途径,萃取剂的设计与优选对萃取过程至关重要。实验探究了多种离子液体对正辛烷/邻二甲苯混合物萃取分离的效果,以萃取选择性、分配系数和萃取性能指数作为评价指标优选出1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氯化铁([Bm₂im][FeCl₄])萃取剂。对于中低浓度芳烃体系(<33%),在30℃、溶剂质量比为4时,邻二甲苯萃取选择性在45以上,分配系数在0.38~0.40,萃取性能指数在18以上,单次萃取脱芳率可达60%以上。相比传统的环丁砜萃取剂,[Bm₂im][FeCl₄]萃取剂可以使体系具有更大的两相区,易于正辛烷/邻二甲苯的分离。利用量子化学软件探究[Bm₂im][FeCl₄]与正辛烷/邻二甲苯的弱相互作用,并计算其结合能,解释离子液体高选择性萃取邻二甲苯的原因。     

基于COSMO-RS模型的分离油酚混合物的离子液体萃取剂筛选

低温煤焦油中酚类化合物的分离对其充分利用具有重要意义。基于COSMO-RS模型,以间甲酚和异丙苯作为模型化合物,研究了离子液体在分离油酚体系中的应用;利用Turbomole软件建立了包含27种离子液体阴离子和48种离子液体阳离子的σ-图谱数据库,结合COSMOtherm软件对组成的1296种离子液体进行筛选,探讨了阴阳离子对间甲酚分离效果的影响,并对筛选得到适宜的离子液体进行液液相平衡实验验证。结果表明,离子液体阴离子对间甲酚分离效果影响较大,以Cl~-和CH_3COO~-为阴离子的离子液体与间甲酚之间具有较强的氢键相互作用,因此具有较好的分离效果;阳离子对间甲酚分离效果影响较小,碳链或支链的增加能适当提高离子液体对间甲酚的分离效果。实验得到的bmim OAc、bmim Cl、emim OAc、TPAC四种离子液体-间甲酚-异丙苯的液液相平衡数据表明,四种离子液体对间甲酚均具有较大的分配系数和选择性,且萃取分离效果的顺序为:emim OAcbmim OAcTPACbmim Cl,与COSMO-RS模拟筛选得到的结果一致,表明筛选具有较高的准确性。     

离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物

构建了疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂,并研究了其对酚类化合物的萃取性能。结果表明,与纯离子液体萃取剂相比,三己基十四烷基溴化([P66614]Br)-乙酸乙酯复合萃取剂在显著降低萃取剂黏度的同时,获得了较高的酚类溶质分配系数。当萃取剂中[P66614]Br摩尔分数为20%时,苯酚的分配系数为345,是纯乙酸乙酯为萃取剂时的5.3倍,是[omim]BF4、[C12mim]NTf2等常规疏水离子液体的9~60倍;比纯[P66614]Br为萃取剂时的分配系数下降25.3%,黏度却比纯[P66614]Br降低99%以上。COSMO-RS研究表明[P66614]Br与苯酚之间较强的氢键作用是获得较高苯酚分配系数的关键因素。该复合萃取剂对间苯三酚、4-氯苯酚和2,5-二硝基苯酚等物质也有良好的萃取能力。上述结果为开发兼具良好热力学性能和动力学性能的脱酚萃取剂提供了新的思路。     

功能化离子液体萃取分离甘氨酸

以结构和功能可设计的离子液体为萃取剂,通过液–液萃取分离甘氨酸,考察了不同结构的咪唑和季铵离子液体萃取分离甘氨酸的效果,研究了pH值、萃取温度、萃取时间、甘氨酸初始浓度和二环己基-18-冠醚-6(DCH18C6)浓度等工艺参数对甘氨酸分配系数和萃取率的影响,考察了胆碱双三氟甲磺酰亚胺盐([N1112(OH)][NTf2])的循环利用性,通过FT-IR和量子化学计算探究了[N1112(OH)][NTf2]和DCH18C6萃取甘氨酸的机理。结果表明,[N1112(OH)][NTf2]的萃取率高于其它离子液体,加入DCH18C6可提高萃取率,[N1112(OH)][NTf2]–DCH18C6复配体系中,甘氨酸萃取率可达85.4%。在最优条件下,分配系数和萃取率分别为10.9和94.4%。离子液体循环利用5次,甘氨酸萃取率仍保持90%。[N1112(OH)][NTf2], DCH18C6和甘氨酸之间存在的强氢键作用为萃取分离的关键。因此,[N1112(OH)][NTF2]?DCH18C6可有效萃取分离甘氨酸,为甘氨酸的绿色分离新工艺奠定基础。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体分离乙酸乙酯-乙腈共沸物

采用COSMO-RS方法探究了不同离子液体在分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系中的应用;通过预测值与实验值的对比,验证了COSMO-therm X预测离子液体分离效果的准确性。离子液体的选择性和不同离子液体对乙酸乙酯-乙腈近沸点处相对挥发度的影响为指标,计算和分析了17种阳离子和13种阴离子组成的221种离子液体对乙酸乙酯-乙腈共沸物系的分离效果的影响规律。结果表明,含有[OAc]-和[Cl]-的离子液体对于乙酸乙酯-乙腈混合物的分离具有更好的促进效果,而阳离子的变化对于乙酸乙酯-乙腈混合物分离的促进效果差异较小。应用表面电荷密度分布(σ-profile)进一步研究了阴离子[OAc]-和[Cl]-对共沸物的影响,研究发现,阴离子[OAc]-和[Cl]-对乙酸乙酯-乙腈的分离效果影响顺序为[OAc]-[Cl]-;综合筛选结果,得出离子液体[BMIM][OAc]有望在乙酸乙酯-乙腈共沸混合物分离过程中成为一种高效的萃取剂。     

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。     

离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物

构建了疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂,并研究了其对酚类化合物的萃取性能。结果表明,与纯离子液体萃取剂相比,三己基十四烷基溴化（[P₆₆₆₁₄]Br）-乙酸乙酯复合萃取剂在显著降低萃取剂黏度的同时,获得了较高的酚类溶质分配系数。当萃取剂中[P₆₆₆₁₄]Br摩尔分数为20%时,苯酚的分配系数为345,是纯乙酸乙酯为萃取剂时的5.3倍,是[omim]BF₄、[C₁₂mim]NTf₂等常规疏水离子液体的9~60倍;比纯[P₆₆₆₁₄]Br为萃取剂时的分配系数下降25.3%,黏度却比纯[P₆₆₆₁₄]Br降低99%以上。COSMO-RS研究表明[P₆₆₆₁₄]Br与苯酚之间较强的氢键作用是获得较高苯酚分配系数的关键因素。该复合萃取剂对间苯三酚、4-氯苯酚和2,5-二硝基苯酚等物质也有良好的萃取能力。上述结果为开发兼具良好热力学性能和动力学性能的脱酚萃取剂提供了新的思路。     

疏水性离子液体用于萃取酚类物质

测定了苯酚、苯基酚、苯二酚等几种不同取代基的酚类物质在疏水性离子液体[bmim]PF6(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)和[dmim]PF6(1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)与水两相中的分配系数. 实验结果表明,萃取过程很快可以达到平衡. 与传统有机溶剂相比,分配系数处在同一个数量级. 分配系数随温度升高而降低,离子液体对不同取代基的酚类萃取能力有很大差异,咪唑基团上取代烷基链的长度对不同酚类物质的分配系数有很大影响,因此可以通过调节离子液体结构使其适用于不同成分的含酚废水.     

离子液体萃取精馏分离乙醇-环己烷共沸物

在0.101 MPa压力下,测定了不同离子液体对乙醇-环己烷共沸物相对挥发度的影响,研究了溶剂比(萃取剂与原料液体积比)对体系相对挥发度、离子液体加入速率和回流比对萃取精馏的影响,按实验确定的最佳工艺条件进行了重复实验. 结果表明,离子液体作为萃取剂可以消除乙醇-环己烷物系的共沸点,提高该物系的相对挥发度. 采用[bmim]PF6作为萃取剂,溶剂比为0.5,离子液体加入速率为6 mL/min,回流比为3,可得到纯度大于99.8%的环己烷. 釜液采用闪蒸分离回收乙醇和离子液体,乙醇的回收率达99.9%以上. 离子液体的循环使用不影响分离性能.     

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（Bmin[Cl]）作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl] 可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体分离乙酸乙酯-乙腈共沸物

采用COSMO-RS方法探究了不同离子液体在分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系中的应用;通过预测值与实验值的对比,验证了COSMO-thermX预测离子液体分离效果的准确性。离子液体的选择性和不同离子液体对乙酸乙酯-乙腈近沸点处相对挥发度的影响为指标,计算和分析了17种阳离子和13种阴离子组成的221种离子液体对乙酸乙酯-乙腈共沸物系的分离效果的影响规律。结果表明,含有[OAc]^－和[Cl]^－的离子液体对于乙酸乙酯-乙腈混合物的分离具有更好的促进效果,而阳离子的变化对于乙酸乙酯-乙腈混合物分离的促进效果差异较小。应用表面电荷密度分布（σ-profile）进一步研究了阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对共沸物的影响,研究发现,阴离子[OAc]^－和[Cl]^－对乙酸乙酯-乙腈的分离效果影响顺序为[OAc]^－>[Cl]^－;综合筛选结果,得出离子液体[BMIM][OAc]有望在乙酸乙酯-乙腈共沸混合物分离过程中成为一种高效的萃取剂。     

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％。     

复合萃取剂-磷酸-水三元体系液液相平衡研究

研究了复合萃取剂-磷酸-水三元体系在25℃下的液液相平衡关系,绘制了三角相图,用Hand公式对相平衡数据进行了关联。考察了不同温度条件下磷酸分配系数随原料酸中磷酸含量的变化关系,结果表明磷酸的分配系数随温度变化不大;同时,研究了磷酸中钙镁离子在两相中的分配情况,结果表明复合萃取剂对离子具有很好的选择性。     

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%。     

离子液体中3,4-二羟基苯甲醛的简便合成

研究了对羟基苯甲醛在离子液体中经溴化、水解一锅法合成3,4-二羟基苯甲醛的简便方法.对羟基苯甲醛首先与离子液体[bmim]Br3进行溴化反应得到3-溴-4-羟基苯甲醛,在对羟基苯甲醛与[bmim]Br3物质的量比1:1,20℃,30min和无溶剂条件下,单溴化产物的选择性为99.7%.溴化反应产物不经分离,直接在离子液...     

离子液体用于四氢呋喃-乙醇-水三元共沸物系分离的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺（[BMIM] [DCA]）为萃取剂,采用流程模拟和机理分析两种方法,对离子液体用于四氢呋喃（THF）-乙醇-水三元共沸物的分离进行了研究。通过COSMO-RS理论,以选择性为性能指标筛选出合适的离子液体[BMIM][DCA],并且以[BMIM][DCA]为萃取剂,在适合的操作条件下建立了萃取精馏过程,模拟结果表明THF、乙醇和水的质量分数都接近1。通过对[BMIM][DCA]和三种溶质的σ-谱图分析,发现[BMIM][DCA]可分别与三种溶质形成更强的氢键,从而打破三种溶质间的固有氢键,进而消除它们的共沸现象。