[Bmim][BF4]/MEA混合水溶液的CO2汽液平衡和解吸能耗分析

搭建汽液平衡实验台,对液液分相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液与CO₂的汽液平衡进行了实验测量与分析,并对该吸收剂解吸能耗进行计算。结果表明,随着温度的升高,相同担载量溶液对应的CO₂分压升高,[Bmim][BF₄]质量分数的改变对汽液平衡的影响不明显。与传统有机胺溶液30%（质量）MEA相比,该吸收剂在能耗方面主要优势在于解吸过程中显热和潜热的减小。其反应热在担载量大于0.45之后明显减小,潜热的减小主要由于解吸塔内H₂O气相分压和摩尔分数的减小,当[Bmim][BF₄]质量分数大于30%时,显热可以减少30%以上,减少的原因主要为比热容的降低和富液胺浓度的提升。     

[Bmim][BF_4]/MEA混合水溶液吸收CO_2的吸收性能与液液分相机理

对液液两相CO_2吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF_4])/乙醇胺(MEA)混合水溶液吸收性能进行了实验测定,研究了离子液体[Bmim][BF_4]的引入对吸收性能和液液分相的影响,并通过定量碳谱核磁共振法对分相机理和各相中的物质分布进行分析。研究结果表明,一定配比的[Bmim][BF_4]/MEA混合水溶液吸收CO_2之后会出现互不相溶的液液两相,这种现象伴随着CO_2产物的富集;导致液液分相的原因是氨基甲酸盐浓度的增大;随着[Bmim][BF_4]质量分数的增大,溶液吸收速率呈现出先增大后减小的趋势;分层后H_2O主要分布在富液相,[Bmim][BF_4]主要分布在贫液相,H_2O的质量分数直接影响分层后富液相的传质性能。     

[Bmim][BF4]/MEA混合水溶液吸收CO2的吸收性能与液液分相机理

对液液两相CO₂吸收剂1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim][BF₄]）/乙醇胺（MEA）混合水溶液吸收性能进行了实验测定,研究了离子液体[Bmim][BF₄]的引入对吸收性能和液液分相的影响,并通过定量碳谱核磁共振法对分相机理和各相中的物质分布进行分析。研究结果表明,一定配比的[Bmim][BF₄]/MEA混合水溶液吸收CO₂之后会出现互不相溶的液液两相,这种现象伴随着CO₂产物的富集;导致液液分相的原因是氨基甲酸盐浓度的增大;随着[Bmim][BF₄]质量分数的增大,溶液吸收速率呈现出先增大后减小的趋势;分层后H₂O主要分布在富液相,[Bmim][BF₄]主要分布在贫液相,H₂O的质量分数直接影响分层后富液相的传质性能。     

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][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。     

离子液体[Bmim]BF_4合成反应后的纯化工艺

考察了离子液体[Bmim]BF4(四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑)合成反应后纯化步骤中CH2Cl2用量、H2O用量及不同萃取水洗方式等因素对[Bmim]BF4得率的影响,得到了纯化时合理的CH2Cl2用量及H2O用量,质量比为:CH2Cl2:H2O:[Bmim]BF4粗品=7:3:10,其中H2O采用多次加入方式进行萃取水洗效果较好、离子液体的得率较高,纯化后[Bmim]BF4得率约为93.15%。     

CO_2-CH_3OH体系汽液平衡研究

由于低温甲醇洗工艺设计的需要,对CO_2-CH_3OH体系汽液相平衡进行了研究。结合工艺要求,在t=-15、-30、-45、-60℃温度下,压力范围从2～22大气压(绝),测定了等温P-X_((co)_2)数据。在热力学共联方面,我们以SRK状态方程处理汽相的非理想性,以Wilson方程处理液相的非理想性;以总压为目标函数,采用非线性最小二乘法拟合求得Wilson参数。所得计算总压的标准误差为0.0439,优于同体系Davis和Ferrell共联结果。根据计算结果,对该体系在所研究的条件下,Wilson常数Λ_(21)趋近于0。据此,我们推荐在工程计算中采用单参数的Wilson模型。     

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][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系液液平衡的研究

酮胺法生产丁酮肟过程中会副产含有丁酮肟的硫酸铵水溶液,需采用合适的溶剂来萃取回收其中的丁酮肟。作为可替代传统有机溶剂的"绿色溶剂",离子液体在萃取分离领域显现出良好的应用前景。测定了疏水性离子液体[Bmim][PF_6]-水-硫酸铵、[Bmim][PF6]-丁酮肟-水和[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系在303.15 K时的液液平衡数据,使用Bachman方程验证了实验数据的可靠性,同时计算了丁酮肟的分配系数(D)。在此基础上,考察了萃取时间、硫酸铵浓度和丁酮肟浓度对硫酸铵水溶液中丁酮肟的萃取效果的影响。实验结果表明,萃取较快达到平衡且效果较好。硫酸铵能提高萃取效果,且硫酸铵浓度越大,萃取效果越好。最后使用Rajendran改进的Eisen-Joffe方程对所得[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系的液液平衡数据进行了关联计算,结果表明计算值与实验值符合较好。研究结果能为工业上利用离子液体[Bmim][PF_6]萃取硫酸铵水溶液中的低浓度丁酮肟提供一定的参考。     

加工工艺对[Bmim]BF_4改性白炭黑填充NR性能的影响

考察了加工工艺对[Bmim]BF_4改性白炭黑填充天然橡胶性能的影响,并在不同混炼工艺下与硅烷偶联剂Si69改性白炭黑填充天然橡胶的性能进行了对比。结果表明,[Bmim]BF_4与白炭黑存在一定的相互作用;[Bmim]BF_4能够显著提高硫化速度,焦烧时间(t_(10))和工艺正硫化时间(t_(c90))大大缩短;加入[Bmim]BF_4后,硫化胶力学性能大幅提高,耐磨性变好;改性方法与混炼工艺对胶料性能影响不大。     

炼油厂酸性水溶液体系汽液平衡关联计算与分析

系统分析了弱电解质水溶液NH3-CO2-H2S-H2O四元体系汽液平衡理论,建立了本体系汽液相平衡计算模型,为炼油厂酸性水储罐小呼吸排放气量的计算提供了依据。并在此基础上,研究了弱电解质溶液中组分浓度、H2S/NH3摩尔比和温度对酸性水溶液NH3-H2S-H2O-空气平衡体系的影响,研究表明弱电解质溶液中组分浓度和H2S/NH3摩尔比的增加以及温度的升高,均能导致体系汽相分压增加,增大酸性气体排放量。     

[NH_2-emim]Br/[Bmim]BF_4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-(2-胺乙基)-3-甲基咪唑溴盐([NH_2-emim]Br),用~1H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH_2-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 m S·cm~(-1),CO_2的溶解饱和度82%(摩尔分数),将不同含量的[NH_2-emim]Br与[Emim]BF_4、[Bmim]BF_4、[Bmim]PF6组成二元复合离子液体,并用于CO_2电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO_2在[NH_2-emim]Br(0.5%)-[Bmim]BF_4复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF_4正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm~(-1),是一种较好的CO_2电化学还原离子液体体系。     

CFC混合替代物的汽液平衡研究

自行安装并调试了一套用汽液双循环法测定加压下的汽液平衡数据的实验装置。通过对设备的测温、测压及相平衡测定系统进行调试、校核,表明该装置测定的汽液平衡数据是可靠的。用本实验装置分别测定了HCFC22+HCFC142b二元体系在313.15K、322.80K和328.15K三个温度下的汽液平衡实验数据;HCFC22+HFC152a二元体系在313.15K和328.15K两个温度下的汽液平衡实验数据;HCFC22+HFC152a+HCFC142b三元体系在313.15K、323.15K、328.15K和338.15K四个温度下的汽液平衡实验数据。最后,用Peng-Robinson状态方程对实验数据进行了成功的关联。     

Ni_2P/SBA-15耦合[Bmim]BF_4催化加氢脱氮的新过程

通过改性固体催化剂,耦合离子液体进行催化反应,实现了在温和条件下催化加氢脱氮性能的提高。采用助剂Mo对Ni_2P/SBA-15催化剂进行改性,并用XRD、BET、XPS对催化剂结构进行表征。以吡啶为含氮模型化合物,将固体催化剂耦合[Bmim]BF_4在温和的条件下进行加氢脱氮活性评价。结果表明,低温时的脱氮过程主要以离子液体萃取为主;随着温度的升高,耦合加氢脱氮效果表现显著,且改性后的5%Mo-25%Ni_2P/SBA-15催化剂耦合离子液体在150℃、3 MPa的条件下评价脱氮率最高,达到了80.1%。离子液体4次加氢循环之后,其加氢性能没有明显的下降。离子液体的参与使得催化加氢脱氮反应在温和的条件下得以实现,这为催化加氢在低温低压条件下提供了新的理论和工艺。     

H2O-CH2Cl2-[Bmim]BF4体系的液液相平衡测定及其关联

采用两步法合成了离子液体[Bmim]BF4,并利用红外光谱、核磁共振、元素分析等手段对所合成的产物进行表征和分析。利用浊点法测定了常压30℃下H2O-CH2Cl2-[Bmim]BF4体系的饱和溶解度曲线和密度曲线并进行了关联,还进一步采用浊点-密度法测定该体系的液液相平衡数据。由实验数结果可以看出:该体系上相以H2O为主,CH2Cl2、[Bmim]BF4的含量很少,下相则以[Bmim]BF4、CH2Cl2为主,H2O的含量很少;随着体系中CH2Cl2含量的增加上相中[Bmim]BF4的含量从0.1665下降到0.1032。由此可见在纯化离子液体[Bmim]BF4时适当地增加CH2Cl2的用量可以减少[Bmim]BF4的损失。采用Othmer-Tobias和Bancroft经验方程对液液相平衡数据进行关联,关联结果不理想;采用Othmer-Tobias经验方程+溶解度方程法对其关联,最大相对误差为4.43%,最大平均相对误差为3.03%,关联精度较高。     

离子液体双水相体系[Bmim]BF_4/（NH_4）_2SO_4形成因素的研究

建立了亲水性离子液体四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑（[Bmim]BF4）和（NH4）2SO4形成的双水相体系。研究了盐及盐的浓度、离子液体的浓度和溶液酸度对该体系的影响。结果表明,（NH4）2SO4和NaH2PO4都能与[Bmim]BF4形成好的双水相体系,盐的种类和浓度对体系的形成影响很大;在pH=5～9时,溶液酸度对体系的相比影响较小;使用后的离子液体经过简单处理后可重复使用。     

氯化钠饱和的烧碱水溶液汽液平衡参数的计算

NaCl 饱和烧碱溶液(简称:饱和溶液)汽液平衡参数是隔膜法工艺中重要的参数。遗憾的是,许多文献对此仅列出远不能满足工程需要的数据。本文在文献     

活性碳酸钠溶液吸收CO_2的汽—液平衡数学模型的建立

用最小二乘法和正交多项式，建立了活性碳酸钠溶液吸收ＣＯ２的汽—液平衡数学模型。该模型与实测实验数据拟合的很好，最大相对误差不超过３％。利用此模型可以求得不同温度、不同浓度下，吸收液在各种碳化度时的ＣＯ２平衡蒸汽压数据。     

混合溶剂-盐体系的汽液平衡

以扰动理论为基础建立了含电解质混合溶剂体系的状态方程。用其计算了五个甲醇-水-盐体系的汽液平衡。参数由拟合蒸汽压、密度和离子平均活度系数数据获得。当应用到三元体系时(只用一个可调二元参数),状态方程预测蒸汽压的平均相对误差小于2.3％,汽相组成的平均绝对误差小于0.017。