液—液萃取过程的离子液体萃取剂分子设计

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针对近沸或共沸物系萃取过程萃取剂选择问题,本文提出了一种基于COSMO-RS模型的计算机辅助分子设计方法,并通过液-液平衡实验进行了验证。针对被分离物系,使用Materials Studio软件进行计算,生成屏蔽电荷密度σ*,并得到σ-图谱(σ-profile),获得了25种阴离子和190种阳离子的σ-图谱,建立了离子液体阴离子和阳离子的σ-图谱数据库。利用COSMO-SAC计算得到物系中各组分在离子液体中的无限稀活度系数,利用分配系数、萃取剂损耗、选择性系数以及溶剂溶解力为评价函数,进行萃取过程的萃取剂分子设计。由于离子液体熔点数据的缺乏,我们利用离子液体阴阳离子COSMO计算生成的类热力学能参数σU以及屏蔽腔体表面积A为变量,对163种离子液体进行了非线性拟合,得到离子液体熔点预测方程。应用萃取剂的分子设计方法选取了乙酸甲酯-甲醇体系的萃取剂,测定了乙酸甲酯-甲醇-1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的三元体系液-液平衡,实验结果表明,该分子设计方法是有效的。利用乙酸甲酯-甲醇-1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的液-液平衡数据,拟合出了该体系的NRTL方程参数,利用ChemCAD进行了乙酸甲酯-甲醇体系的离子液体萃取过程的模拟,研究了理论板数,萃取剂用量等因素对离子液体萃取过程的影响。
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