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有机化合物在烷基咪唑类离子液体中无限稀释活度系数测定与应用研究

陈金媛  
【摘要】:液液萃取分离过程作为一种有效的分离方法,应用范围极为广泛。离子液体(ILs)相比常规有机溶剂,具有几乎不挥发以及对很多无机和有机化合物表现出良好的溶解性等独特的性质,在萃取分离过程中的应用正得到大力的发展,尤其是对于化工生产中的一些难分离体系。评价溶剂萃取性能的重要参数是溶剂的分离选择性。无限稀释活度系数(γ_i~∞)是化学工程中重要的热力学参数之一,能够反映溶剂对溶质的溶解度和选择性。测定溶质在离子液体中的γ_i~∞),研究有机化合物在离子液体中的热力学分配行为,可以评价离子液体的分离选择性,并筛选出适用于难分离体系的萃取剂。本文合成两种离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑高氯酸盐([BMIM][ClO_4])、1-辛基-2,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([OMMIM][NTf_2])。采用气相色谱法,测定了常压下303.15~353.15K温度范围内,烷烃、芳烃、醇类、氯代烷烃等35种有机化合物在[BMIM][ClO_4]和[OMMIM][NTf_2]两种离子液体中的γ_i~∞)和气液分配系数(K_L)。并将测得的γ_i~∞与温度进行拟合,得到相应拟合参数。由拟合公式计算了298.15 K下的γ_i~∞及无限稀释偏摩尔过量焓((?)_i~(E,∞))、熵(T_(ref)(?)_i)~(E,∞))、吉布斯自由能((?)_i)~(E,∞))。根据实验测定的γ_i~∞),估算了两个离子液体的溶解度参数。计算了323.15 K的两种离子液体对几种常见难分离体系的无限稀释选择性系数(S_(ij)~∞)。另外,对于正己烷/苯、环己烷/苯等典型难分离体系,这两种离子液体能否充当分离溶剂的问题,考察了其无限稀释选择性和苯的容量性系数(k_j~∞),并与文献中的其它离子液体和有机溶剂分离正己烷/苯、环己烷/苯混合物的S_(ij)~∞和k_j~∞进行了比较。结果显示,[BMIM][ClO_4]离子液体对烷烃/芳烃、烷烃/醇类体系的S_(ij)~∞值最大,对于环己烷/苯体系S_(ij)~∞值为17.87,选择性优于大多数离子液体及其他有机溶剂,是分离环己烷/苯的良好萃取溶剂。测定了在298.15K和313.15 K下三元体系{环己烷+苯+[BMIM][ClO_4]}的液液相平衡数据,研究[BMIM][Cl O_4]离子液体对环己烷/苯体系的分离选择性能。利用线性自由能(LFER)溶剂化模型关联K_L值和理论线性溶剂化能(TLSER)模型关联γ_i~∞值,建立描述有机化合物在[BMIM][ClO_4]、[OMMIM][NTf_2]离子液体中γ_i~∞和K_L的理论预测模型。


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