离子液体用于丙酮与氯仿共沸体系的分离研究

摘要

丙酮-氯仿共沸体系不能用常规精馏方法分离，萃取精馏常用的有机溶剂具有高毒性和易挥发的缺点。作为常规有机溶剂的替代物，离子液体具有高选择性和非挥发性的优点。它的加入能改变物系组分之间的相互作用，并能消除共沸现象。 本文合成了两种离子液体，1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐（[MMIM]][DMP]）、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐（[EMIM][DEP]），用于测定丙酮-氯仿-离子液体的汽液相平衡数据，考察了其分离丙酮-氯仿共沸体系的能力。 通过实验测量了丙酮-氯仿-离子液体的汽液平衡数据，两种离子液体都能打破丙酮-氯仿共沸体系。两种离子液体摩尔分数大于0.15时，丙酮对氯仿的相对挥发度大于1。随着离子液体的加入，丙酮的活度系数增大，氯仿的活度系数减小。当丙酮浓度低时，离子液体对丙酮活性系数有较大影响。当丙酮浓度高时，离子液体对丙酮活性系数的影响很小。 利用NRTL热力学模型进行数据回归，获得NRTL热力学模型参数。通过模型得到的结果与实验数据比较，其平均相对偏差分别为1.82%和1.79%，证明NRTL模型能较好地关联了实验数据。选取离子液体[EMIM][DEP]和常规有机溶剂二甲基亚砜，比较在相同摩尔浓度下的萃取分离能力，结果表明离子液体具有更好的分离能力。 从量子化学角度分析了离子液体的作用机理，采用Gaussian09A进行量子化学构型优化及能量分析。在考虑BSSE校正和零点能校正的条件下，通过比较离子液体分子与丙酮、氯仿分子间相互作用能，[MMIM][DMP]及[EMIM][DEP]与丙酮之间的相互作用能相差较大，与氯仿的相互作用能差别不大。

目录

声明

1 文献综述

1.1 研究背景

1.1.1 化工分离技术的重要性

1.1.2 共沸物的分离

1.2 离子液体

1.2.1 离子液体简介

1.2.2 离子液体合成方法

1.2.3 离子液体的应用

1.2.4 离子液体用于萃取精馏的研究

1.2.5 丙酮-氯仿共沸研究进展

1.3 数据测定方式及模型的选择

1.3.2 活度系数模型的选择

1.4 离子液体与小分子溶剂的研究工作

1.5 研究内容与意义

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究意义

2 离子液体的制备和表征

2.1 引言

2.2 实验仪器与药品

2.2.1 实验仪器

2.3 离子液体制备

2.3.1 [MMIM][DMP]制备

2.3.2 [EMIM][DEP]制备

2.4 离子液体表征及含水量测定

2.5 本章小结

3 丙酮 -氯仿 -离子液体汽相平衡数据的测定

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器及试剂

3.2.2 操作流程

3.2.3 实验分析方法

3.3 实验结果验证

3.4 丙酮-氯仿-离子液体三元体系汽液相平衡数据

3.5 汽液平衡数据的关联

3.5.1 模型数据关联

3.5.2 NRTL关联丙酮-氯仿-离子液体汽液平衡数据

3.6 萃取能力比较

3.7 本章小结

4 丙酮-氯仿-离子液体量子化学分析

4.1 引言

4.2 计算方法与基组选择

4.3单个分子结构分析

4.4 分子间结构分析

4.5 键长分析

4.6 电荷分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

附录 1H-NMR 谱图

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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