含氮/硫芳香族化合物的溶剂萃取

含氮/硫芳香族化合物的有效分离直接影响煤焦油下游加工工艺。绿色萃取剂离子液体(ILs)和低共熔溶剂(DESs)的出现为高效分离氮/硫芳香族化合物提供了新思路。煤焦油中的氮/硫化合物主要以杂环化合物的形式存在,虽然含硫量较低(质量分数为0.1%～0.4%),含氮量高(质量分数为0.6%～1.1%),但这些化合物结构特殊,如能分离出高纯度的化学品或化工产品单体,如咔唑、噻吩等,不仅可以有效提高这些化合物的利用价值,也会增加工厂生产效益。在总结了ILs/DESs对油品中氮/硫芳香族化合物萃取分离的基础上,评述了ILs/DESs与待分离物之间存在的氢键以及π-π相互作用的影响。氢键作为ILs/DESs萃取分离的主要驱动力,对氮/硫化合物分离效率的提高尤为重要,影响氢键作用的主要因素有:质子给予体的酸度,质子接受体的电负性,萃取剂取代基的大小等。此外,待分离样品煤焦油本身不仅组成繁多,结构复杂,而且含氮/硫化合物主要以芳香杂环的形式存在,因此,萃取剂与待分离物质之间的π-π作用在萃取分离的过程中同样有着不可或缺的作用,影响π-π相互作用的因素主要有:萃取剂环共轭体系的存在与否,萃取剂取代基吸/供电子能力,萃取剂本身溶剂化作用,金属离子的π络合作用等。除了上述影响溶剂萃取分离效果的2个本质因素外,为了提高分离效率和获得更好的化学品收率,溶剂萃取分离过程的操作条件也应考虑,如:(1)操作温度与氢键,π-π相互作用之间定量关系;(2) ILs和DESs与氮/硫化合物之间的分子间作用力以及芳烃对分离过程的影响如何降低;(3)真实油品中化合物组成结构复杂,既有脂肪烃、芳烃、还存在醚类、酯类、不同杂原子的芳香族化合物,它们之间相互作用复杂、干扰严重。ILs/DESs对真实油品中含氮/硫化合物的分离如何排除这些干扰。为此,溶剂萃取分离含硫氮化合物的工作可能需要借助数学模型,通过计算分析,筛选出更为合理的溶剂体系,以提高从煤焦油中直接分离氮/硫芳香族化合物的萃取效率。