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基于绿色溶剂的生物丁醇分离热力学研究

发布时间:2018-01-24 19:20

  本文关键词: 正丁醇 离子液体 乳酸酯 液液相平衡 COSMO 出处:《华东理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:生物丁醇是极具应用前景的替代液体燃料,而丁醇发酵液的分离是生物丁醇大规模生产的主要障碍。本文考察生物基乳酸酯及季磷盐离子液体萃取分离正丁醇;主要通过测定{绿色溶剂+正丁醇+水}三元体系的液液相平衡数据,采用NRTL活度系数模型进行关联,并利用COSMO-RS量化理论进行预测,表明两种热力学模型都比较可靠。实验结果表明,乳酸酯类溶剂表现出丁醇分配系数范围为4.46-10.29,萃取性能优于油酸,适用于丁醇发酵的原位萃取。与乳酸异辛酯相比,乳酸丁酯表现出比乳酸异辛酯更大的分配系数和较低的选择性。三己基十四烷基季磷十二烷基苯磺酸盐([THTDP][C12BS])及三丁基十四烷基季磷十二烷基苯磺酸盐离子液体([TBTDP][C12BS]),均表现出比含阴离子[BF_4]、[PF_6]、[Tf_2N]的常规离子液体更好的萃取性能,适用于丁醇的下游处理回收。针对极性化合物-水的分离,探究利用COSMO理论进行溶剂筛选,提出了一个新的筛选指标SI(Separation Index)。对于7种典型阳离子与27种阴离子组合成的离子液体,计算相应的SI及选择性,分别考察阴阳离子的影响,筛选得到了较优的离子液体1-丁基-1-甲基吡咯啶三(五氟乙基)三氟磷酸盐[C4mpyro][eFAP]。然后进行了[C4mpyro][eFAP]+正丁醇+水三元体系的液液平衡实验研究,结果表明[C4mpyro][eFAP]对正丁醇-水的分离有较好的萃取效果,从而验证了该理论筛选准则适用于极性化合物-水的分离体系,为发展更经济的生物发酵分离工艺奠定基础。
[Abstract]:Biobutanol is a promising alternative to liquid fuel, and the separation of the fermentation broth of butanol is the main obstacle to the large-scale production of bio-butanol. In this paper, the extraction and separation of n-butanol by biologic lactate and quaternary phosphate ionic liquid were investigated. The liquid-liquid equilibrium data of {green solvent n-butanol water} ternary system were measured and correlated by NRTL activity coefficient model and predicted by COSMO-RS quantization theory. The experimental results show that the partition coefficient of butanol in lactic acid solvents is 4.46-10.29, and the extraction performance is better than oleic acid. Suitable for in situ extraction of butanol fermentation. Compared with isooctyl lactate, butyl lactate exhibits higher partition coefficient and lower selectivity than isooctyl lactate. Trihexyl 14 alkyl Quaternary phosphorus 12 Alkylbenzene sulfonate. [THTDP]. [) and three Ding Ji 14 alkyl quaternary phosphorus 12 alkylbenzene sulfonate ionic liquids (. [TBTDP]. [C12BS], all of which show specific anion content. [BF_4], [PF_6], [The conventional ionic liquids of Tf_2N have better extraction performance and are suitable for the downstream treatment and recovery of butanol. Aiming at the separation of polar compounds and water, the COSMO theory is used for solvent screening. A new screening index, SI(Separation Index, was proposed. For ionic liquids composed of 7 typical cations and 27 anions, the corresponding SI and selectivity were calculated. The effects of anion and anion were investigated, and the better ionic liquid, 1-#china_person0# -1-methylpyrrolidine tris (pentafluoroethyl) trifluorophosphate, was obtained. [C4mpyro]. [EFAP then went on. [C4mpyro]. [The experimental study of liquid-liquid equilibrium of n-butanol water ternary system eFAP shows that. [C4mpyro]. [EFAP] has a good extraction effect on n-butanol-water separation, which verifies that the theoretical screening criteria are suitable for the separation of polar compounds and water. For the development of a more economical biological fermentation separation process laid the foundation.
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ923;TQ028.3

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本文编号:1460822

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