离子液体用于苯和环己烷萃取分离的液液平衡研究

摘要

苯和环己烷是常用的化工原料，两者沸点相差仅0.6℃，无法采用传统的精馏技术分离，因此工业上需要一种有效的分离苯和环己烷的方法。本课题主要研究了烷基咪唑磷酸酯类离子液体用于萃取分离苯和环己烷的性能，测定了相关三元体系的液液平衡数据，据此评价了三种离子液体，即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])和N-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([Hmim][DBP])，在萃取分离苯和环己烷混合物时的选择性大小。结果表明，[Mmim][DMP]对苯的萃取选择性最高，其次分别是([Emim][DEP])和[Hmim][DBP]，二者选择性系数均大于1；在298.2K～313.2K温度范围内，温度对各种离子液体萃取选择性的影响很小；随着苯—环己烷混合物中苯浓度的增加，离子液体对苯的萃取选择性逐步减小，相应地在三元相图上的不溶区面积也逐渐缩小。传统的NRTL方程可用于离子液体(1)-苯(2)-环己烷(3)三元体系液液平衡数据的关联和预测，且具有良好的计算精度。这主要是由于在非极性和介电常数很低的苯-环己烷混合物中离子液体几乎是不电离的，即主要以“分子”的形态存在，因此基于非电解质溶液理论的NRTL方程对于含离子液体的体系仍然适用。 研究了几种咪唑类分子溶剂对苯-环己烷混合物进行萃取分离的可能性。初步研究表明，咪唑固体不溶于苯和环己烷，而N-丁基咪唑与苯和环己烷均互溶，因此，二者均不适合用作苯和环己烷萃取分离的萃取剂，而N-甲基咪唑(Mim)和N-乙基咪唑(Eim)对于苯的萃取均具有良好的选择性。随着咪唑环上取代基链的增长(H→CH<,3>→C<,2>H<,5>)，苯在咪唑类萃取剂中的溶解度逐渐增大，所以，当咪唑、N-甲基咪唑和N-乙基咪唑作苯的萃取剂分离苯/环己烷时，它们的选择性将依次递减。实验测定了298.2K烷基咪唑-苯-环己烷体系的液液平衡数据并用NRTL方程进行了关联。结果表明，N-甲基咪唑和N-乙基咪唑对苯的萃取选择性范围分别为10.7-413.6和1.5-5.4，具有实际运用的潜力。

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第一章绪论

1.1概述

1.2苯和环己烷物性

1.2.1苯

1.2.2环己烷

1.3苯和环己烷的分离技术进展

1.3.1分子溶剂萃取精馏法

1.3.2分子吸附分离

1.3.3渗透汽化蒸发法

1.4离子液体

1.4.1离子液体的定义及种类

1.4.2离子液体的合成方法

1.4.3离子液体的性质

1.4.4离子液体在萃取过程中的应用

1.4.5含离子液体体系的相平衡研究进展

1.4.6离子液体用于分离技术展望

1.5课题意义和主要研究内容

1.5.1课题的研究意义

1.5.2课题主要研究内容

第二章离子液体的制备

2.1引言

2.2实验试剂和仪器

2.2.1主要试剂

2.2.2实验仪器

2.3磷酸酯类离子液体的制备

2.3.1 1,3-二甲基磷酸二甲酯盐的制备

2.3.2 1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐的制备

2.3.3 N-甲基咪唑磷酸氢二丁酯盐的制备

2.4离子液体密度的测定

2.5本章小结

第三章离子液体分离苯和环己烷的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂

3.2.2实验步骤

3.3实验分析条件和方法

3.3.1实验分析条件

3.3.2实验分析方法

3.4标准曲线绘制

3.4.1甲苯-环己烷标准曲线的绘制

3.4.2甲苯-苯标准曲线绘制

3.5三元体系液液平衡

3.5.1[Mmim]DMP(1)+苯(2)+环己烷(3)的液液平衡

3.5.2[Emim][DEP](1)+苯(2)+环己烷(3)的液液平衡

3.5.3[Hmim]DBP](1)+苯(2)+环己烷(3)的液液平衡

3.6 NRTL方程关联

3.7本章小结

第四章咪唑类溶剂用于苯和环己烷萃取分离

4.1引言

4.2 N-甲基咪唑-苯-环己烷体系的液液平衡

4.3 N-乙基咪唑-苯-环己烷体系的液液平衡

4.4液液平衡数据的关联

4.5结果与讨论

4.6本章小结

第五章结论

参考文献

本论文的创新点

致谢

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