離子液體具備優(yōu)于常規(guī)有機溶劑的一系列物理化學(xué)性質(zhì),是以在眾多領(lǐng)域,尤其是化工分離過程中,受到了與日俱增的關(guān)注和研究。然而離子液體種類繁多,無法單純依靠實驗方法進行篩選,因此發(fā)展理論化離子液體設(shè)計和篩選方法顯得至關(guān)重要,其中,UNIFAC-IL模型等關(guān)于離子液體的熱力學(xué)性質(zhì)預(yù)測模型發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。首先,本文利用文獻報道的醇類、醚類、烯烴和乙腈這四類溶質(zhì)于298-428.15K的溫度下在68種離子液體中的無限稀釋活度系數(shù)數(shù)據(jù),在原有的UNIFAC-IL模型基礎(chǔ)上,添加了-C=C-,-O-,-OH和-CH2CN四類新的功能基團,擬合合計獲得154個新的二元交互作用參數(shù),豐富了UNIFAC-IL模型參數(shù),并對醇-醚-離子液體體系,醇-烷烴-離子液體體系和烯烴-烷烴-離子液體體系的液液相平衡數(shù)據(jù)進行了驗證,證明了參數(shù)拓展的UNIFAC-IL模型具有良好的推廣應(yīng)用可行性。其次,設(shè)置結(jié)構(gòu)限制、熱力學(xué)性質(zhì)限制和物理性質(zhì)限制三個約束條件進行離子液體的設(shè)計和篩選,建立了基于參數(shù)拓展的UNIFAC-IL模型的離子液體設(shè)計方法。最后,選擇深度脫硫體系、正己烷/甲基環(huán)戊烷體系和正己烷/1-己烯體系作為萃取體系設(shè)計對象,利用離子液體設(shè)計方法進行溶劑的設(shè)計和篩選,分別得到分離效果最佳的離子液體,并發(fā)現(xiàn)采用該設(shè)計方法可得到結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜多樣的離子液體,且最終篩選出來的離子液體具有更為優(yōu)異的分離效果。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ413
【部分圖文】：

析常見的分離體系的類型，總結(jié)現(xiàn)有ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ模型關(guān)于離子液體設(shè)計和篩選體系的逡逑工作，針對現(xiàn)存的模型應(yīng)用存在的局限性，對其進行了相應(yīng)拓展，并進行了驗證和應(yīng)用逡逑的工作。本課題的研宄路線具體如圖１．１所示：逡逑ＩＬ結(jié)構(gòu)限制逡逑（八隅規(guī)則和價鍵規(guī)則等〉逡逑’邐＾邋丈！數(shù)邋０邐 邋｜逡逑合５邐…一、邐ＩＬ熱力學(xué)性質(zhì)限制逡逑＾ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ校型丨——－保于多元體系的分配系數(shù)、逡逑驗＿邐選擇忭和表觀參數(shù)）逡逑５邐ＬＬＥ實驗數(shù)椐逡逑Ｉ逡逑ｆ邐ｔ邐１逡逑＾邐ｒｒ邐；邐ＩＬ物理性質(zhì)限制逡逑Ｌ邋ＧＣＭ邐—￣１邐（熔點和粘⑴逡逑＇邐：邐逡逑ｉ逡逑￥仕離ｆ液體溶劑逡逑圖１．１本文研宄路線逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｆｒａｍｅｗｏｒｋ邋ｏｆ邋ｔｈｉｓ邋ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ逡逑全文共分６章。逡逑第１章為前言部分。逡逑第２章為文獻綜述，簡要介紹了離子液體作為一種新型溶劑，以其獨特的性質(zhì)在分逡逑離領(lǐng)域得到了越來越多的研究；通過對計算機輔助分子設(shè)計方法的介紹引出目前離子液逡逑體的設(shè)計和篩選現(xiàn)狀，對比分析之后提出采用ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ模型用于離子液體的設(shè)計和逡逑篩選工作。逡逑第３章詳細介紹了邋ＵＮＩＦＡＣ方法的原理，以及應(yīng)用于離子液體設(shè)計的ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ逡逑模型，并利用收集得到的溶質(zhì)于離子液體中的無限稀釋活度系數(shù)對原有的ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ逡逑模型進行了關(guān)于羥基、醚鍵、碳碳雙鍵和氰基這四類新的功能基團的拓展工作，獲得了逡逑包含新擬合的共計１５４個二元交互作用參數(shù)的ＵＮＩＦＡＣ－ＩＬ模型，并對其進行醇－醚分離逡逑體系

通過設(shè)計離子液體的結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)進行可控調(diào)節(jié)，可最大限度地實現(xiàn)分離應(yīng)用的目逡逑標(biāo)。基于以上考量，近幾十年間關(guān)于離子液體在分離純化、材料電學(xué)和環(huán)境科學(xué)等眾多逡逑領(lǐng)域的研究如火如荼Ｃ如圖２．２所示），尤其是在分離領(lǐng)域的應(yīng)用研宄更是碩果累累ｔ２４＃。逡逑當(dāng)前，涉及離子液體的分離過程重點集中在液液萃取、氣體吸收和液膜吸收方面。逡逑液品逡逑顯示逡逑分離邐Ｉ邐，邋Ｍｉ逡逑膜分離，邐蛋ｆｉ隨結(jié)晶逡逑氕體分離邐頃免氣相色譜洛劑逡逑乎：取分離邐離子液體逡逑灄邐ｓ邐幢Ｍ逡逑生物催化邐Ｉ邐電池逡逑聚合反應(yīng)邐ｊ邐傳感器逡逑納米顆粒合成邐１邐燃料電池逡逑ｍ＃ｎ：逡逑機器人逡逑人造肌肉逡逑圖２．２離子液體的應(yīng)用逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｖａｒｉｏｕｓ邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＩＬｓ逡逑２．３．１液液萃取逡逑液液萃取是一種利用不同化合物在同一溶劑中的溶解度差異進行混合物分離的常逡逑規(guī)單元操作，于共沸物分離、熱敏性物質(zhì)分離和低濃度的溶質(zhì)分離等方面得到普遍應(yīng)用。逡逑鑒于傳統(tǒng)的萃取劑如環(huán)丁砜（ｓｕｌｆｏｌａｎｅ）、二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）、Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）逡逑和Ｎ，Ｎ－二甲基酰胺（ＤＭＦ）等多存在易揮發(fā)、污染大和毒性強等不足，離子液體以其逡逑不易燃、低揮發(fā)和穩(wěn)定性好等性質(zhì)贏得了研宄者的青睞，在液液萃取領(lǐng)域受到了日漸增逡逑長的關(guān)注。逡逑石化工業(yè)中，？｛芳香烴＋脂肪烴｝混合物的分離和油品的深度脫硫與脫氮是離子液體逡逑在萃取分離過程中最常見的應(yīng)用。Ｓｅｌｖａｎ于３３３Ｋ和３４３Ｋ的溫度條件下分別測定了離逡逑子液體［Ｃ４ＭＩｍ］［Ｉ３］和［Ｃ２ＭＩｍ］［Ｉ３］對｛庚烷＋甲苯｝體系的分離性能

Ｍｅｈｒｋｅｓｈ針對｛庚烷＋屮苯丨體系，設(shè)定屮苯的選擇性為丨丨標(biāo)函數(shù)，提出了以基團貢獻模逡逑型為基礎(chǔ)的具有普適性的計算機輔助離子液體設(shè)計（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ邋Ｉｏｎｉｃ邋Ｌｉｑｕｉｄ邋Ｄｅｓｉｇｎ，逡逑ＣＡＩＬＤ）方法，其具體思想如圖２．４所示，設(shè)計出離子液體［Ｃ４Ｐｙ］［ＢＦ４］，其對甲苯的選逡逑擇性為８７．２６２，遠大于被選為基準(zhǔn)物的四氫呋喃６．８０２的選擇性，此外他們也對應(yīng)用于逡逑萃取分離和有機物溶解等過程的離子液體進行過結(jié)構(gòu)設(shè)計［９（）］。逡逑ＩＬ組成基團邐ｘ逡逑（釀子，鵬子，

本文編號：2831392