有机溶质在离子液体中的热力学性质及油酚混合物的分离研究

发布时间：2020-11-02 17:05

　　 离子液体(IL)作为新型环境友好溶剂已受到研究者的广泛关注。研究有机溶质在离子液体中的热力学性质,如无限稀释活度系数、溶解度参数、无限稀释选择性等,可以分析确定溶剂与溶质之间的相互作用的强弱,评价离子液体作为萃取剂的分离选择性,一方面建立基础数据库,另一方面为离子液体应用于不同类型混合体系的分离提供理论依据。酚类化合物作为重要的有机化工原料和中间体被广泛应用到各大领域,如今具有较高的关注度和经济价值。低温煤焦油中含有较为丰富的酚类化合物,精炼前将酚类化合物从混合油中分离是项必不可少的操作。与传统分离方法相比,采用离子液体萃取煤焦油中酚类化合物的方法更利于环境保护,具有重要意义。本文合成了两种离子液体,1-己基-3-甲基咪唑氯盐([HMIM][Cl])和1-丙基-3-甲基咪唑溴盐([PMIM][Br])。通过核磁共振氢谱和红外波谱等对两种离子液体的结构进行表征,并测定两种离子液体的含水量、密度、电导率等物理化学性质。在313.15～363.15 K范围内,采用气相色谱(GC)法测定了烷烃、芳香烃、醇类、卤代烃、乙酸乙酯等33种有机溶质在两种离子液体中的无限稀释活度系数(γi∞)与气液分配系数(KL),将实验结果与温度进行拟合计算得到温度在298.15 K下各溶质分别在两种离子液体的无限稀释过量热力学性质,包括无限稀释偏摩尔过量焓(HiE,∞)、熵(TrefSiE,∞)、吉布斯自由能(GiE,∞)。通过热力学理论模型估算离子液体的溶解度参数(δ3),并与有机溶质的溶解度参数(δi)相比较。另外,温度在323.15K时计算两种离子液体在不同混合体系(烷烃/芳烃、烯烃/芳烃、醇类/芳烃等)中的无限稀释选择性(Sij∞),并与文献中相关离子液体进行比较,结果表明,两种离子液体对于分离烷烃/芳烃体系具有优良的效果,对于醇类/芳烃体系的选择性较差。本文还对离子液体作为萃取剂用于油酚混合物的分离进行了研究。以苯酚和正己烷混合物为模型化合物,分别以[HMIM][Cl]与[PMIM][Br]作为萃取剂,考察了时间、温度、萃取剂的用量、初始酚浓度等对萃取效果的影响,对萃取条件进行优化,确定萃取工艺。在此基础上,又选取9种不同结构的离子液体([BMIM][Cl]、[EMIM][Br]、[OMIM][Cl]、[BMIM][ClO4]等),分析萃取剂的结构对萃取效果的影响。利用减压蒸馏法对含酚离子液体[HMIM][Cl]与[PMIM][Br]进行回收再利用,考察再生后离子液体的萃取能力与再生过程中的质量损失,验证离子液体的可回收性。通过红外光谱初步探究离子液体萃取酚类的机理,并从理论上解释了离子液体与酚类化合物之间相互作用的本质。
【学位单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ028;TQ413.2
【部分图文】：

仪器型号 EMX-8/2.7。核磁谱图如图 2-10、2-11 所 2-10 可知，以 D2O 为溶剂对[HMIM][Cl]进行1HNMR 分析，, 400 MHz, 300K): δ 0.785 (3H, t, N(CH2)5CH3), 1.2172(CH2)3), 1.805 (2H, m, NCH2CH2), 3.824 (3H, s, NCH3), 4..365 (1H, s, NCHCHN), 7.414 (1H, s, NCHCHN), 8.656 (1H, s,符合[HMIM][Cl]离子液体结构。

图 2-11 离子液体[PMIM][Br]的核磁谱图Fig.2-111H NMR of [PMIM][Br].4.4 水含量的测定本实验合成的[HMIM][Cl]与[PMIM][Br]均为亲水性离子液体，吸水会引的下降，对以后实验数据的可靠性产生不利影响，对此我们采用减压蒸品进行干燥处理，干燥后的样品使用 ZDJ-3 型卡氏微量水分测定仪测定，测定方法为库伦电位滴定法。测量结果显示[HMIM][Cl]含水量为 425IM][Br]为 512 ppm。.4.5 密度的测定实验采用 Anton Paar DMA4500M 型密度仪测量[HMIM][Cl]与[PMIM压下的密度。表 2-3 是在不同温度下[HMIM][Cl]、[PMIM][Br]的密度测

萃取完成后的 IL，在 50℃，0.09MPa 的条件下将其旋转蒸油、苯酚依次馏出，最终无馏出物蒸出后得到回收的离子液子液体进行称量。重复上述过程 5 次，测量回收后的 IL 的子液体的对比图如 4-14 所示。
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本文编号：2867319