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乙腈、正丙醇和叔丁醇是工业中常用的有机溶剂,乙腈和正丙醇常见于化学品、药物生产过程以及高效液相色谱法的流动相使用中,而叔丁醇和水常见于叔丁醇脱水制异丁烯和商用异丁烷制备叔丁醇的过程中,因此,乙腈-正丙醇和叔丁醇-水两个二元共沸体系是化工分离领域常见的废液。共沸体系的分离通常采用萃取精馏的方法,而萃取剂（常称为溶剂）的选择是萃取精馏的核心。离子液体（ILs）作为具有绿色、环保等特点的新型溶剂,因其挥发性极低,可根据需要进行结构设计、合成,其物化性质稳定等特点被提出作为溶剂应用于萃取精馏中分离共沸体系。本文选择ILs中稳定性高、腐蚀性低且合成方法简单的烷基咪唑磷酸酯盐:1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯（[MMIM][DMP]）和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯（[EMIM][DEP]）作为萃取精馏的溶剂分离乙腈-正丙醇、叔丁醇-水二元共沸体系,测定了两个体系中加入[MMIM][DMP]或[EMIM][DEP]后的等压气液平衡（Vapor-Liquid Equilibrium,简称为VLE）实验数据,并和目前文献中已有的研究成果做对比;然后,对乙腈-正丙醇-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]和叔丁醇-水-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]两个体系应用活度系数模型和COSMO-RS模型进行模型化研究,再应用量化计算得到的优化后的空间几何构型、结合能△E、σ-profiles、σ-potentials、σ-surfaces以及分子间氢键的键长、键角,从理论上分析[MMIM][DMP]或[EMIM][DEP]作为溶剂分离两个共沸体系的作用机理。本文具体的研究内容和研究结果如下:采用一步法制备ILs:[MMIM][DMP]和[EMIM][DEP],收率接近90%,纯度（不含水,wt%）分别为98.63%和98.22%,水含量均低于500 mg/kg,满足VLE实验所需。采用改进的Othmer平衡釜分别测定乙腈-正丙醇-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]和叔丁醇-水-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]中五组二元体系和两组三元体系的VLE实验数据,结果表明:[MMIM][DMP]或[EMIM][DEP]的加入改变了乙腈-正丙醇、叔丁醇-水体系气相中乙腈、叔丁醇的摩尔分数,且均表现为交叉盐效应;[MMIM][DMP]或[EMIM][DEP]作为溶剂使乙腈-正丙醇体系共沸点完全消失的最小加入量分别为:x3,min（[MMIM][DMP]）≈0.0235 和 x3,min 使叔丁醇-水体系共沸点完全消失的最小加入量分别为:x3,min（[MMIM][DMP]）≈0.0600和x3,min（[EMIM][DEP]）≈0.0750。对比目前文献已有的应用有机溶剂、无机盐和其他ILs作为溶剂分离两个共沸体系的研究,结果表明:在乙腈-正丙醇体系中,[MMIM][DMP]和[EMIM][DEP]的分离效果优于盐、有机溶剂（EG、NMP、DMF 和 DMSO）和其他 ILs（[BzMIM][Cl]、[BzMIM][Br]和[HMIM][Br]）,且[EMIM][DEP]的分离效果最优;在叔丁醇-水体系中,[MMIM][DMP]和[EMIM][DEP]的分离效果优于盐（LiCl）、有机溶剂（EG和TEG）、混合溶剂（[EMIM][DCA]+[EMIM][Ac]和1,3-丙二醇+[EMIM][Cl]）和其他 ILs（[EMIM][DCA]、[EMIM][Br]和[TEA][Lc]）,且[MMIM][DMP]的分离效果最优。采用活度系数模型（NRTL、UNIQUAC和Wilson模型）和COSMO-RS模型对乙腈-正丙醇-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]和叔丁醇-水-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]体系进行模型化研究。首先,采用NRTL、UNIQUAC和Wilson模型对两个体系中二元体系的VLE实验数据进行关联,得到二元交互作用参数,在此基础上对两个体系中三元体系的VLE数据进行预测,对比预测值与实验值,结果表明:关于平衡温度T和气相组成少1的对比结果为 ARDNRTL（T）<ARDWilson（T）<ARDUNIQUAC（T）,ARDNRTL（y1）<ARDWilson（y1）<ARDUNIQUAC（y1）。其次,采用COSMO-RS模型预测两个三元体系的VLE数据,并和实验值、NRTL模型的预测值做对比,结果表明:关于气相组成y1、平衡温度T和相对挥发度α12的对比结果为ARDNrTL（y1）<ARDCOSMO-RS（y1）,ARDNrTL（T）<ARDCOSMO-RS（T）,ARDNrTL（α12）<ARDCOSMO-RS（α12）。通过量化计算获得乙腈、正丙醇、叔丁醇、水、[MMIM]+、[EMIM]+、[DMP]-和[DEP]-优化后的空间几何构型、结合能△E、σ-profiles、σ-potentials、σ-surfaces以及分子间氢键的键长、键角。对比△E的结果发现:在乙腈-正丙醇-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]体系中,正丙醇与[EMIM][DEP]的亲和力最强,与[MMIM][DMP]的亲和力次之,且均强于乙腈与正丙醇的亲和力;在叔丁醇-水-[MMIM][DMP]/[EMIM][DEP]体系中,水与[MMIM][DMP]的亲和力最强,与[EMIM][DEP]的亲和力次之,且均强于叔丁醇和水的亲和力。分析σ-profiles、σ-potentials、σ-surfaces以及分子间氢键的键长、键角的结果发现:阴离子[DMP]-或[DEP]中的O原子与正丙醇分子中羟基上的H原子产生的氢键作用强于乙腈分子中的N原子与正丙醇分子中羟基上的H原子产生的氢键作用;阴离子[DMP]-或[DEP]-中的O原子与水分子中的H原子产生的氢键作用强于水分子中的O原子与叔丁醇分子中羟基上的H原子产生的氢键作用。因此,通过结合能分析和氢键分析的结果发现[MMIM][DMP]或[EMIM][DEP]作为萃取精馏的溶剂分离乙腈-正丙醇和叔丁醇-水两个二元共沸体系的作用机理为:[MIM][DMP]或[EMIM][DEP]分子通过与正丙醇分子、水分子产生氢键作用,降低正丙醇、水的挥发度,提高乙腈、叔丁醇的挥发度,表现为乙腈-正丙醇和叔丁醇-水之间的相对挥发度提高,从而使共沸点消失,实现两个共沸体系中各组分的分离。