加离子液体萃取相平衡开题报告(编辑修改稿)

加离子液体萃取相平衡开题报告(编辑修改稿)内容摘要：

离子液体中的无限稀释活度因子． David等 [32] 用 Karl—Fischer等方法测定了 [BMIM] [PF6 ]与水的液液平衡和固液平衡． Trevor和 Letcher [33]研究了 1甲基 3辛基氯化咪唑 北京化工大学 7 苯 烷烃体系在 K和 MPa下的液液平衡 情况 ，并用 NRTL方程关联了液液平衡数据。 但 是到目前为止， 含离子液体三元系的汽液平衡报道很少。 史奇冰、李春喜等 [34]根据文献数据，采用 NRTL方程关联了含离子液体二元系的汽液平衡数据，并用所得模型参数预测了离子液体对汽液平衡的影响，离子液体能显著改变原二元共沸混合物的共沸点 、 相对 挥发度，改善混合物的分离效果，随着离子液体浓度的增加，共沸点逐渐向两端移动，直至消失．这为利用离子液体的盐效应开发新的加盐萃取精馏技术提供了理论指导． Arlt 和他的同事们所在的课题组首次提出利用离子液体分离共沸物体系。 他们报道了几种离子液体对不同的二元共沸物系的分离过程的影响。 尽管离子液体在分离技术领域是一种有前途的夹带剂，但是这方面的热力学数据仍然很少，目前，对这方面的汽液平衡的研究很少。 在很多情况下，对含有离子液体的体系的汽液平衡的研究都是不完全的，这是因为缺少溶剂在离子液体中的气相分压或者是活度系 数的测定工作。 目前据我们所知，只有赵等 [26]醇 +水 +离子液体，乙醇 +甲醇 +离子液体体系）， Calvar 等 [27]醇 +水 +离子液体体系）， Orchille180。 s 等 [13]酮 +甲醇 +离子液体体系，乙酸甲酯 +甲醇 +离子液体体系），报道了完整的含离子液体的三元体系的等压汽液平衡数据的测定 (T, x, y)，这些文章都已经报道了。 近期对离子液体的研究的出发点，主要是对通过精馏的方法难以进行分离的混合物加入离子液体后的汽液平衡的改变的影响的研究。 （ 3） 离子液体作为夹带剂的研究 从实际分离过程出发，选择离子液体作为夹带 剂，集合了高分离能力 、 易操作 、 产物纯度高等优点，相较于其他液态夹带剂或固态无机盐有 更 大的实际优势 [24]。 离子液体本质上是一种室温熔盐，可以用 “盐效应 ”来解释 其 在难分离或共沸体系中萃取精馏的应用。 将盐加入 到 单一溶液中时， 会 引起溶剂饱和蒸汽压和沸点的变化； 把 盐加到多溶剂混合液中， 会使 汽、液平衡组成的变化 和 组分间相互溶解度的变化，这些现象 都是 “盐效应 ”。 对 于 二元汽液平衡， 其 表现 出 增大某组分挥发度的 “盐析 ”效应和降低另一组分挥发度的 “盐溶 ”效应。 一般规律 是 体积较小，极性较强的有机物在离子液体中的极限活度系数最 小；能被极化的有机物的极限活度系数有所增加；饱和烷烃在离子液体中的极限活度系数显著增大 [27]。 离子液体阳离子侧链碳原子数的增加，对有机物 的 极限活度系数也有一定的影响 [28]。 Gmehling 等 [29]测定了环己烷、环己烯、正己烷、 l己烯、甲苯和苯在离子液体[C5H5NH]C2H5OC2H4OSO3 、 [EMIM]C2H5OSO3 、 [BMIM](CF3SO2)2N 、 [EMIM](CF3SO2)N]和[MMIM](CF3SO2)2N]中，共 13 个体系的等温汽液平衡数据， 每个 体系都存在不互溶区。 碳氢化合物在离 子液体中的溶解度随着离子液体的电子云密度和不饱和程度 的 增加而增加。 所测 C6碳氢化合物在离子液体中的溶解度 次 序为：己烷 环己烷 环己烯 苯，不饱和程度越高在离子液体中的溶解度越大。 北京化工大学 8 Arlt 等 [3031]用顶空法测定了含离子液体 ([BMIM]Cl、 [ [EMIM]BF BMIM]BF4)的乙醇 水三元体系的等温汽液平衡数据， 加入 离子液体明显地改变了乙醇 水的相对挥发度。 作者认为对于自己所 研究的极性混合物，离子液体的阴阳离子相对较小的 萃取效果 较好，阳离子烷基侧链较短 的 ，离子液体对汽液平衡 的 影响 稍 微增大；用 Cl离子 取代 BF4离子 ， 效果明显增强。 Gmehling 等 采用静态法测定报道了四个含离子液体的等温三元汽液平衡数据：[BMIM](CF3SO2)2N]或 [EMIM](CF3SO2)2N 与异丙醇 水、丙酮 异丙醇体系 ，说 明离子液体 能 改变组分之间的相对挥发度。 雷志刚等 [32]测定和比较了三种离子液体 (BMIM]PF [BMIM]AlCl4 、 [BMIM]BF4)的加入对甲苯 环己烷体系汽液平衡的影响。 结果显示 [BMIM]AlCl4 效果最明显，适合分离甲苯 环己烷 ， 离子液体 [BMIM]AlCl4 具有分离非芳 香族和芳香族化合物的潜在功效。 费维扬等 采 用气液色谱法测定了苯、烷烃、烯烃及其 它 同系物在离子液体 ([MPMIM]BF[MPMIM]BF4+%(mol)AgBF [AMIM]BF [BMIM]PF6)中的无限稀释活度系数， 研究 了离子液体对芳烃 /烷烃、烯烃 /烷烃 和 烯烃异构体的分离效果。 结果显示 离子液体 对 芳烃 /烷烃和烯烃 /烷烃 的 分离 效果很好 ，并且 [MPMIM]BF4+AgBF4 和 [BMIM]PF6 对烯烃异构体有较好的分离效果。 Orehilles 等测定了甲醇 丙酮 [EMIM]triflate 三元 等压汽液平衡数据。 结果显示 加入离子液体 能消 除 体系的 共沸点 达到完全 分离 的效果 ， 这 是 “盐析 ”和 “盐溶 ”交叉作用的结果 ， 并比较了离子液体 /无机盐的加入对上述体系的分离效果 ， 因离子液体固有的优势 其 完全可以代替传统的液体夹带剂。 （ 4） 汽液相平衡数据的热力学计算 由于实际应用 的 需要，人们大量测定相平衡数据，新的数据库不断涌现，但在实际应用中所需的相平衡数据还远远不够，一些 急 需的平衡数据由于客观原因 没 法测定，还有一些只能测到 汽相或液相的平衡数据。 这样 就 只能通过热力学计算求得所需要的热力学数据， 所以很 多研究者一直在努力寻 找适应性强和准确性高的热力学计算方法。 一般的汽液平衡系统， 由 相平衡条件有： VLiiff (i=1， 2， … ， C) (14) 若用逸度系数表示 为 ： VVi i if py (15)  e xp LiiLi i i i iV p pf x pRT  (16) 整理得：  e xp Liii i i ii ViV p pxpyp RT (17) 令： 北京化工大学 9  0 e x pLiiLi i i V p pfp RT  (18) 则相平衡常数可 表示为： 0Li i ii i i Vixfy x K p (19) 故 要计算平衡系统就要分别计算 出 纯液体逸度，汽 、 液相逸度系数。 a） 汽相逸度系数 对一个含 C 个组分的混合物，如果混合物的组成确定，则在 P、 V、 T 三个变量中， 只有 两个是独立变量。 故 可任选两个变量，利用热力学关系式导出计算逸度系数的基本方程： 0lnpii RTR T V d pp  (110) ,ji i T p nVV n (111) 利用不同的 PVT 方程 会 得到不 一样 的逸度系数表达式。 在实际计算中可采用两系数的维里方程、 PR 方程、两参数 RedlichKwong 状态方程和多参数的 BWR 方程，也可利用对比态法计算逸度系数。 一般来说状态方程的参数越多，计算的准确性和使用的范围也相对提高，但方程的形式愈加复杂，计算量和繁复程度也显著增大 ，所以在 实际应用中，通常选用能满足一定精度要求 和 计算量相对较小的两参数状态方程。 两系数的维里方程只适用于低压下非极性或弱极性物质的计算，不适用于强极性和高压下的计算； RK 方程能较成功的用于气体 PVT 的计算，但其主要是用于非极性或弱极性化合物的计算，若应用于极 性或含有氢键的物质会产生较大的误差， 而 且不能预测纯流体的蒸汽压。 PR 方程就是为 了 克服 RK 方程预测液体摩尔体积误差较大这一缺点而提出来的，它不仅能较好的进行气体 PVT 的计算， 还 能较准确的预测液体摩尔体积。 PR 状态方程是一个两参数立方型方程，由于其形式简单，常数进行了普遍化处理，只需要输入纯物质的临界数据就可应用，加之数学上可以得到立方型方程解析的体积根，为工程的应用带来了很大的方便，其在化工、石油、动力等领域的工程计算中得到广泛的应用。 b） 纯液体逸度 纯液体逸度 0Lif。