氯盐离子液体水溶液的物理化学性质

离子液体是一类新型表面活性剂,研究离子液体+水体系的物性具有重要的意义。为此,本文测定了不同浓度和温度下［Bemim］［Cl］（氯化-1-甲基-3-苄基咪唑）,［C_nmim］［Cl］（氯化-1-甲基-3-烷基咪唑, n=4,14,16）,［BeiQu］［Cl］（氯化-N-苄基异喹啉）,［C_miQu］［Cl］（氯化-N-烷基异喹啉, m=4,8）等氯盐离子液体水溶液的密度、动力黏度、表面张力等物化性质。氯盐离子液体水溶液密度的变化趋势为咪唑类>异喹啉类。离子液体水溶液的黏度随着温度的升高而减小,随着浓度的升高而升高。在等温条件下,阳离子取代基相同时,离子液体水溶液的表面张力的变化趋势为咪唑类<异喹啉类。     

三硅氧烷离子液体水溶液的动态表面张力研究

采用气泡压力张力仪测定了三硅氧烷吡啶类离子液体([Si(3)Py]Cl)和三硅氧烷咪唑类离子液体([Si(3)Mim]Cl)水溶液的动态表面张力,考察了浓度和温度对其动态表面张力的影响。根据Word-Tordai方程对所得数据进行分析,计算得出不同测定条件下离子液体分子吸附初始阶段和长时吸附阶段的扩散系数,得出上述2种离子液体在水中的吸附机理均属于混合动力控制吸附。     

离子液体[Mmim][DMP]与DMSO/乙腈二元体系的密度和黏度

离子液体因其特殊的内在结构及性能,使得其在纤维素预处理应用过程中展现出良好的效果,其相关体系的物性研究是推进工业化进程的基础必要数据。因此选用甲基咪唑和磷酸三甲酯合成了离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯([Mmim][DMP]),并测定了[Mmim][DMP] (1) + DMSO (2) 和 [Mmim][DMP] (1) + 乙腈 (2) 两个二元体系,在293.15~323.15 K时,全组成范围内的密度和黏度。计算了体积性质和超额性质数据。通过比较分析二元体系的超额摩尔体积(V ^E)、表观摩尔体积( V_{?} )、无限稀释表观摩尔体积( V_{?}^{\mathrm{\infty }} )和偏摩尔体积( \stackrel{\text{?}}{V} )数据,以及分子模拟手段讨论了离子液体与溶剂之间的作用形式,包括离子液体与溶剂之间形成的氢键对溶液性质的影响。     

离子液体水溶液临界胶束浓度的研究进展

离子液体作为表面活性剂或反应介质已引起人们的广泛关注。本文介绍了离子液体在水溶液中的自聚合行为,尤其是离子液体水溶液临界胶束浓度的确定。并介绍了几种不同确定离子液体水溶液的临界胶束浓度的方法。     

含非对称Gemini离子液体二元混合体系的体积和黏度性质

在温度分别为293.15、303.15、313.15、323.15和333.15 K及大气压下,系统测定了非对称Gemini离子液体,1-(3-(三甲基铵)丙-1-基)-3-甲基咪唑双氰胺盐([N₁₁₁C₃MIM][N(CN)₂]₂),分别与乙腈(MeCN)、甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)所组成的二元混合物的密度和黏度。由密度和黏度值分别计算了二元混合物的超额摩尔体积(V_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}})和超额黏度(Δη)。V_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}}和Δη随组成的变化关系由Redlich-Kister方程进行了回归,得到方程参数。结果表明,V_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}}和Δη值与理想溶液间为负偏差,且存在最小值,说明二元体系中[N₁₁₁C₃MIM][N(CN)₂]₂和溶剂分子间相互作用力更强,同时与所研究分子的大小和形状的差异有关。同时,V_{\mathrm{m}}^{\mathrm{E}}和Δη随温度的变化关系表明,温度对研究混合物中的分子间相互作用有很大影响。     

氨丙基离子液体水溶液CO2吸收特性及计算模型

氨丙基功能型离子液体对CO₂具有良好的选择吸收特性,以[APMim]Br离子液体水溶液体系为例,在有效吸收(水含量大于55%)区间,水含量对CO₂的化学吸收和物理吸收都具有显著影响。依据[APMim]Br水溶液在278.15~348.15 K,0.1~4.5 MPa,水质量分数为55.90%、64.50%、76.80%和85.80%范围的CO₂吸收特性数据,对溶液体系的化学吸收和物理吸收模型进行分析研究,获得两种吸收机理的数学表达,并对实验数据进行回归分析,得到能够正确反映化学吸收和物理吸收的计算模型。结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO₂吸收能力成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO₂吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

溴化锂水溶液分子扩散系数的计算方法

本文从电解质溶液理论出发,导出了不同温度和不同浓度下溴化锂水溶液的平均活度系数的计算表达式。又借助于Gorden半经验公式,得到了计算溴化锂水溶液分子扩散系数的理论计算公式。计算结果与T.Kashiwagi等采用全息干涉法所观测到的结果完全吻合。     

水溶液与离子液体中钛基电镀铜过程研究

研究了在水溶液和离子液体中分别电镀铜,探究了添加剂、电流密度、电镀时间对镀层的影响,并通过扫描电子显微镜、元素能谱分析以及循环伏安法对电镀其进行表征。结果表明,在水溶液中电镀铜的最佳工艺条件为:聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚作为添加剂,电流密度30 m A/cm2,电镀时间60 min;在离子液体中电镀铜的最佳工艺条件为:聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚作为添加剂,电流密度30 m A/cm2,电镀时间50 min。通过比较发现,在离子液体中镀铜排除了氢干扰,比在水溶液中镀铜具有显著的优势。     

水溶液与离子液体中钛基电镀铜过程研究

研究了在水溶液和离子液体中分别电镀铜,探究了添加剂、电流密度、电镀时间对镀层的影响,并通过扫描电子显微镜、元素能谱分析以及循环伏安法对电镀其进行表征。结果表明,在水溶液中电镀铜的最佳工艺条件为:聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚作为添加剂,电流密度30 m A/cm2,电镀时间60 min;在离子液体中电镀铜的最佳工艺条件为:聚乙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚作为添加剂,电流密度30 m A/cm2,电镀时间50 min。通过比较发现,在离子液体中镀铜排除了氢干扰,比在水溶液中镀铜具有显著的优势。     

离子液体-煤浆体黏度的研究

离子液体作为一种新型的工业溶剂,尚未应用到煤化工领域.以离子液体--[Emim]BF4作为煤直接液化的溶剂,选用神华煤样和胜利煤样,在常压低温条件下,测定离子液体-煤浆体黏度,为离子液体中煤的液化作基础研究.结果表明,煤油比越小,煤浆体系初始黏度越低,且黏度随温度的升高而降低;在50 ℃～65 ℃之间煤浆黏度受溶胀的影响,发生明显的变化.     

A novel hybrid process design for efficient recovery of hydrophilic ionic liquids from dilute aqueous solutions

Ionic liquids (ILs) have received much attention in both academia and industries due to their superior performance in many applications. Efficient recovery/recycling of ILs from their dilute aqueous solutions is essential for the acceptance and implementation of many IL-based technologies by industry. In this work, a practical and cost-effective hybrid process design method that combines aqueous two-phase extraction, membrane separation, and distillation operating at their highest efficiencies is proposed for the recovery of hydrophilic ILs from dilute aqueous solutions. The application of this hybrid process design method is illustrated through case studies of recovering two hydrophilic ILs, n-butylpyridinium trifluoromethanesulfonate ([C₄Py][TfO]) (CAS number: 390423-43-5) and 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([C₄mIm][Cl]) (CAS number: 79917-90-1), from their dilute aqueous solutions. For the recovery of 10 wt.% [C₄Py][TfO] from aqueous solution, the hybrid process using (NH₄)₂SO₄ as the salting-out agent could reduce the total annual cost (TAC) and energy consumption by 57% and 91%, respectively, compared with the pure distillation processes. In the case of recovering 10 wt.% [C₄mIm][Cl] from aqueous solution, the reduction in TAC and energy savings of the hybrid process with salting-out agent (NH₄)₂SO₃ could reach 49% and 87%, respectively, compared with the pure distillation process. Furthermore, uncertainty analysis through Monte Carlo simulations show that the proposed hybrid process design is more robust to uncertainties in energy prices and other material (e.g., equipment and solvent) costs.     

Artificial neural network modeling for prediction of binary surface tension containing ionic liquid

In this study, a feed-forward multilayer perceptron neural network is applied to predict the surface tension of 32 binary ionic liquids (ILs)/non-ILs systems using melting point (Tm), molecular weight (Mw) and mole fraction of ILs as well as Tm and Mw of non-IL components. The data are divided into two different subsets, namely training and testing subsets, to obtain the optimum parameters of the used network and to evaluate the correlative capability of the trained network. The results of the test stage show excellent capability of the proposed network to predict/correlate the binary surface tension of ILs/non-ILs systems (AARD%: 0.93, MSE: 6.67 × 10^?7 and R²: 0.9950).     

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐水溶液的汽液相平衡

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMIm][Br])是一种对CO₂有良好吸收性能的功能型离子液体,在工业中可采用水溶液来实现高效能的吸收和解吸循环过程,因此对其水溶液特性的研究至关重要。对[APMIm][Br]水溶液在中低温度下的汽液相平衡进行了测量,获得可靠的实验数据,从而揭示其水溶液特性。实验温度范围为278.15～348.15 K,[APMIm][Br]在水溶液中质量分数分别为10.0%、20.3%、29.5%、40.0%、57.5%、75.3%、84.0%、88.9%、90.9%。考虑了低温下离子液体分子在水溶液中的强缔合特性,采用带缔合惰化因子的离子液体水溶液活度模型对实验数据进行了拟合,实验值与计算结果符合很好,平均相对误差为2.15%。     

纳米微粒及其分散剂对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响

在纯溴化锂溶液中加入纳米微粒或分散剂,对比测试其与纯溴化锂溶液的表面张力和沸腾温度的数据,并从所用分散剂的分子结构和纳米微粒的尺寸及外部轮廓的角度出发,定性推测不同种类分散剂及纳米微粒对溴化锂溶液表面张力和沸腾温度的影响.试验发现,添加分散剂溶液的表面张力明显降低,其沸腾温度也相应减小;固体纳米微粒因其填充加热表面凹坑使溶液的沸腾温度有所升高.对于加入纳米微粒及其分散剂的溴化锂溶液,溶液表面张力衰减的正效应因素和纳米微粒填充凹坑的负效应因素的耦合影响将对其沸腾温度产生重要影响.     

离子液体表面活性剂的合成与应用(III)——离子液体表面活性剂的物化性能

重点介绍了离子液体表面活性剂的熔点与结构的关系。阳离子母体结构越不对称熔点越低,烷基链长增加熔点稍有提高;对阴离子型离子液体表面活性剂,阳离子的半径越大,其熔点越低;双子和Bola型离子液体表面活性剂比单疏水基离子液体表面活性剂的熔点高。室温呈液态的离子液体表面活性剂一般为黏稠液体,密度比一般有机溶剂大,在1 g/cm3左右,其表面张力为25~35 mN/m。     

离子液体水溶液吸收模拟烟气中SO2

建立了一套放大脱硫装置, 利用该装置研究了乙醇胺乳酸盐([MEA]L)水溶液在不同条件下吸收SO₂的性能, 确定出了较优的实验条件, 并在该条件下进行吸收-解吸SO₂循环实验。研究结果表明:烟气中SO₂的去除率随[MEA]L中水分的增加而增加;SO₂的去除率随着气液比的减少而增加, 在气液比为420, SO₂浓度为2850～14280 mg·m^-3范围内时, 出口烟气中SO₂浓度均小于285 mg·m^-3, 满足排放标准;烟气中的CO₂对[MEA]L水溶液吸收SO₂没有影响;利用蒸汽对富液进行解吸再生, 解吸后的贫液可以继续使用, 并且仍具有很高的SO₂去除率。     

离子液体电解质在锂二次电池中的应用

锂二次电池作为动力电池,被寄予厚望。但锂二次电池面临的安全隐患也是不容忽视的,是当前亟需解决的问题,而这与电解质的性质有着紧密的联系。离子液体由于具有较宽电化学窗口、良好的导电性、高热稳定性、几乎无挥发及不燃烧等优良的特性,正在作为一种新型绿色替代溶剂被电化学领域所关注。离子液体的不燃烧特性,对于替代传统有机电解质具有十分重要的意义。本文阐述了新型溶剂“离子液体”作为电解质在锂二次电池中的应用,其中重点阐述了在碳、硅、钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)、磷酸亚铁锂(LiFePO₄)、钴酸锂LiCoO₂、镍锰酸锂(LiNi_xMn_yO_z),镍钴锰锂(LiNi_xCo_yMn_zO_w)及在锂硫(Li-S)电池中的应用。