本文關(guān)鍵詞：氨基酸離子液體吸收CO_2的機(jī)理及CO_2輔助的反萃取過程，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氨基酸功能化離子液體因其較強(qiáng)的堿性,在CO2捕集和有機(jī)物萃取等領(lǐng)域顯示了潛在的應(yīng)用前景。氨基酸功能化離子液體具有較高的CO2吸收容量,但其C02吸收機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系尚未得到系統(tǒng)闡明,這限制了新型氨基酸離子液體的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。本文采用實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的手段,深入研究氨基酸功能化離子液體CO2的吸收機(jī)理,利用其可逆化學(xué)吸收,探索建立一種CO2輔助的離子液體中溶質(zhì)的反萃取方法。 研究了11種氨基酸功能化離子液體的CO2吸收容量,考察離子液體結(jié)構(gòu)、溫度和助溶劑對(duì)吸收量的影響。研究表明氨基酸離子液體具有較高的C02吸收容量,如三已基十四烷基鱗甲硫氨酸([P66614][Met])和三已基十四烷基鱗脯氨酸([P66614][Pro])的吸收量近1mol CO2/mol IL.首次建立了一種定量分析氨基酸功能化離子液體CO2吸收機(jī)理的方法,采用該方法研究了離子液體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與CO2吸收機(jī)理的關(guān)系。研究表明表觀吸收量達(dá)等摩爾的氨基酸離子液體存在多重吸收機(jī)理：包括以氨基為位點(diǎn)的1摩爾CO2與1摩爾離子液體反應(yīng)生成氨基甲酸陰離子的1：1吸收機(jī)理(0.36-0.56mol CO2)和1摩爾C02與2摩爾離子液體反應(yīng)生成氨基甲酸雙陰離子和氨基酸兩性離子的1：2吸收機(jī)理(0.22-0.32mol CO2)，以及以COO-為位點(diǎn)的化學(xué)吸收機(jī)理(0.13-0.21mo1)。C02吸收機(jī)理受陰離子結(jié)構(gòu)的顯著影響,含脯氨酸根陰離子的離子液體主要以1：1機(jī)理吸收C02,隨著陽離子分子尺寸的增加、陰陽離子相互作用的減弱,1：1機(jī)理貢獻(xiàn)的C02吸收量增大。 利用量子化學(xué)計(jì)算研究了氨基酸離子液體與CO2可逆反應(yīng)機(jī)理,探討了陰離子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)CO2吸收機(jī)理的影響,為高CO2吸收容量的離子液體的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。研究表明氨基甲酸脫質(zhì)子反應(yīng)是影響氨基酸離子液體C02吸收機(jī)理的關(guān)鍵,脫質(zhì)子反應(yīng)焓(△H2)的提高有利于1：1機(jī)理吸收C02。脫質(zhì)子反應(yīng)焓受以下因素顯著影響：1)氨基酸根上氨基的堿性越強(qiáng),氨基甲酸分子內(nèi)氫鍵越強(qiáng),△H2值越大；2)脫質(zhì)子反應(yīng)產(chǎn)物——氨基甲酸鹽的雙陰離子穩(wěn)定性顯著影響吸收機(jī)理,雙陰離子負(fù)電荷中心距離越短,雙陰離子越不穩(wěn)定,△H2值越大。因此,[P66614][Pro]中脯氨酸根相對(duì)較強(qiáng)的堿性及獨(dú)特的五元環(huán)空間結(jié)構(gòu),能有效穩(wěn)定氨基甲酸分子,促使CO2實(shí)現(xiàn)1：1機(jī)理吸收。 首次研究了CO2的存在對(duì)離子液體萃取酸性物質(zhì)分配平衡的影響,考察了不同離子液體結(jié)構(gòu)和濃度、稀釋劑種類、溫度和溶質(zhì)濃度時(shí)CO對(duì)分配平衡的影響。以生育酚為代表性溶質(zhì),研究表明,CO2的加入可顯著降低溶質(zhì)在離子液體相中的分配系數(shù),有利于溶質(zhì)反萃取。分配系數(shù)的下降程度受離子液體和稀釋劑種類的影響,其中[P4444][Pro]和[Bmim][Ac]體系6-生育酚分配系數(shù)分別從6.45、9.57下降至2.02、1.45。在此基礎(chǔ)上,利用CO2在氨基酸離子液體上的可逆化學(xué)吸收作用,提出一種CO2輔助的離子液體中酸性溶質(zhì)的反萃取新方法。溶質(zhì)反萃時(shí)加入CO2可顯著降低反萃取的理論級(jí)數(shù)和反萃溶劑的消耗,例如α-生育酚的反萃取過程,CO2存在下a-生育酚只需經(jīng)過2級(jí)反萃取即可達(dá)到90%的回收率,溶劑消耗較不通CO2時(shí)下降約80%。CO2輔助的反萃取方法具有較好的適用性,也可用于離子液體中蘇丹Ⅰ(分配系數(shù)從200下降至7)、苯酚等物質(zhì)的反萃取,因此有望成為一種綠色高效的離子液體介質(zhì)中溶質(zhì)反萃的新方法。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 二氧化碳捕集 吸收 反萃取 分子模擬 機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ028.14
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 離子液體吸收CO_2的研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 離子液體的概述13-15
• 1.2.2 常規(guī)離子液體吸收CO_215-16
• 1.2.3 氨基功能化離子液體吸收CO_216-18
• 1.2.3.1 氨基功能化離子液體對(duì)CO_2的吸收容量16
• 1.2.3.2 氨基功能化離子液體吸收CO_2機(jī)理16-18
• 1.2.4 氨基酸功能化離子液體吸收CO_2的分子模擬18
• 1.3 CO_2對(duì)離子液體的物化性質(zhì)的影響及其應(yīng)用18-20
• 1.3.1 CO_2對(duì)離子液體物化性質(zhì)的影響18-20
• 1.4 離子液體萃取分離天然活性物質(zhì)的研究進(jìn)展20-22
• 1.4.1 天然產(chǎn)物萃取分離中的應(yīng)用21-22
• 1.4.2 反萃和離子液體的回收22
• 1.5 本文的研究思路和研究工作22-24
• 第二章 氨基酸功能化離子液體吸收CO_2的機(jī)理研究24-53
• 2.1 前言24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑25
• 2.2.2 季鱗鹽氨基酸離子液體的合成與表征25-29
• 2.2.3 常壓CO_2吸收實(shí)驗(yàn)29
• 2.2.4 高壓CO_2相平衡實(shí)驗(yàn)29-30
• 2.2.5 分析表征方法30-31
• 2.3 氨基酸離子液體對(duì)CO_2的吸收容量31-38
• 2.3.1 陰離子結(jié)構(gòu)對(duì)CO_2吸收容量的影響33-34
• 2.3.2 陽離子結(jié)構(gòu)對(duì)CO_2吸收容量的影響34-35
• 2.3.3 溫度對(duì)CO_2吸收速率的影響35-37
• 2.3.4 離子液體中溶劑含量對(duì)CO_2吸收量的影響37-38
• 2.4 氨基酸離子液體吸收CO_2機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究38-51
• 2.4.1 氨基酸離子液體CO_2吸收機(jī)理定量分析方法的建立38-42
• 2.4.2 氨基酸離子液體吸收CO_2中的多重吸收機(jī)理42-44
• 2.4.3 吸收機(jī)理的光譜驗(yàn)證44-49
• 2.4.3.1 紅外光譜法驗(yàn)證44-46
• 2.4.3.2 核磁法驗(yàn)證46-48
• 2.4.3.3 X-射線衍射驗(yàn)證48-49
• 2.4.4 陰離子對(duì)CO_2吸收機(jī)理的影響49-50
• 2.4.5 陽離子對(duì)CO_2吸收機(jī)理的影響50-51
• 2.5 本章小結(jié)51-53
• 第三章 氨基酸功能化離子液體吸收CO_2機(jī)理的量子化學(xué)研究53-70
• 3.1 前言53
• 3.2 計(jì)算方法53-55
• 3.2.1 計(jì)算理論53
• 3.2.2 計(jì)算基組53-54
• 3.2.3 計(jì)算細(xì)節(jié)54-55
• 3.2.3.1 離子液體構(gòu)型優(yōu)化54
• 3.2.3.2 氨基酸離子液體吸收CO_2后生成的產(chǎn)物構(gòu)型優(yōu)化54-55
• 3.2.3.3 AIM分析55
• 3.3 CO_2吸收機(jī)理的量子化學(xué)研究55-68
• 3.3.1 構(gòu)型分析55-57
• 3.3.2 氫鍵和靜電勢(shì)分析57-61
• 3.3.3 反應(yīng)焓分析61-68
• 3.4 本章小結(jié)68-70
• 第四章 離子液體萃取生育酚及CO_2存在對(duì)萃取平衡的影響70-93
• 4.1 前言70-71
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分71-75
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和材料71-72
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法和步驟72-75
• 4.2.3.1 離子液體萃取生育酚72-74
• 4.2.3.3 HPLC檢測(cè)條件和分配系數(shù)的計(jì)算方法74-75
• 4.3 結(jié)果與討論75-91
• 4.3.1 離子液體的結(jié)構(gòu)對(duì)生育酚萃取的影響75-79
• 4.3.2 稀釋劑種類對(duì)生育酚萃取平衡的影響79-82
• 4.3.3 離子液體濃度對(duì)生育酚萃取的影響82-84
• 4.3.4 生育酚濃度對(duì)生育酚萃取的影響84-86
• 4.3.5 溫度對(duì)生育酚萃取的影響86-87
• 4.3.6 其他溶質(zhì)的萃取87-89
• 4.3.7 CO_2對(duì)生育酚萃取影響機(jī)理的紅外光譜分析89-90
• 4.3.8 多級(jí)錯(cuò)流反萃生育酚的模擬計(jì)算90-91
• 4.4 本章小結(jié)91-93
• 第五章 結(jié)論93-96
• 參考文獻(xiàn)96-102
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)校期間所取得的科研成果102

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 馮容保;;氨基酸的理化參數(shù)(第一部份)[J];發(fā)酵科技通訊;1987年02期

2 馮容保;;氨基酸的理化參數(shù)(續(xù))[J];發(fā)酵科技通訊;1988年01期

3 韓金玉,黃鑫,王華,王占衛(wèi);綠色溶劑離子液體的性質(zhì)和應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2005年01期

4 石家華,孫遜,楊春和,高青雨,李永舫;離子液體研究進(jìn)展[J];化學(xué)通報(bào);2002年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊啟煒;離子液體為介質(zhì)萃取分離天然活性同系物[D];浙江大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：氨基酸離子液體吸收CO_2的機(jī)理及CO_2輔助的反萃取過程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：391771