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【摘 要】 近年来，膜渗透汽化分离技术在芳香烃/链烷烃分离领域的应用倍受关注。不同基材的膜表现出不同的渗透性和选择性。聚烯烃作用于混合烃的分离，成膜性好、通量大，但易于溶胀，选择性欠佳；而芳香族聚氨酯、聚醚酰胺和聚苯并噁唑选择系数较高，但膜通量小、操作条件苛刻。
【关键词】 离子液；芳香烃；链烷烃；分离
离子液为抽提溶剂的发展提供了新的机遇[34-36]。离子液是有机物盐，在低温时（<100℃）是液体，由大量的有机阳离子和阴离子组成。1914年，Walden[37]首次合成了一种低熔点的盐，12℃为液体。1992年，水中稳定存在的离子液首次被报道。自此，离子液被广泛的应用在电化学、催化剂、有机合成、分离、航天[38，39]、大规模工业生产[40]、萃取蒸馏[41]、制冷剂和气体储存以及生物转化等领域。
近年来，离子液用于芳香烃/链烷烃分离的研究报道较多[42-60]。离子液分离芳香烃/链烷烃的机理是基于二者在无限稀释的离子液中不同的活度系数[61-63]。据报道芳香烃在无限稀释的离子液中具有较低的活度系数，而链烷烃在相同的离子液中显示出高的活度系数[64，65]。离子液的特点是由阳离子和阴离子共同决定的。分离芳香烃和链烷烃的离子液需要有以下特点：
（1）芳香烃在离子液中具有较高的溶解性
（2）链烷烃在离子液中不溶解，或者溶解性较低
（3）具有高的分离因子和高的分布系数
（4）离子液从萃取相和残余液相中回收简单方便
（5）从喂料相到离子液相的传输快
与分子溶剂相比，离子液有两个优势：液体的使用温度范围宽；不易挥发[66]。后者也是离子液被叫做“绿色溶剂”的原因。从图上很明显地看出，对于低芳烃浓度的混合烃，离子液分离能力优于传统的溶剂。根据Weissermel和Arpe[67]的研究，离子液萃取是目前有望分离较低浓度芳香烃（小于20wt.%）的一种新技术。因为离子液的蒸汽压是可以忽略不计的[68，69]，溶剂回收仅依靠闪蒸技术或脱单技术就可以方便实现。与传统的溶剂萃取相比，离子液萃取具有较少的处理步骤，较低的能源消耗，更高的经济效益。另外，离子液的特性可以通过阴离子来调整；离子液具有不可燃性，高的热稳定性和高的离子传导率。这些特性使得离子液在芳香烃/链烷烃分离领域得到了广泛的应用[70-74]。
目前分离领域主要用到的离子液有：甲基咪唑类（methylimidazolium [Rmim]），季铵类（quaternary ammonium）， 正丁基吡啶类（N-butylpyridinium[R-N-bupy]），吡咯烷类（1，1-Dialkylpyrolidinium）。然而在水和潮湿空气中的不稳定性、腐蚀性以及高黏度等缺点限制了离子液的大规模使用。这些缺点主要受阴离子影响，含有卤族元素例如 [I3]-， [Cl]- 的离子液具有腐蚀性。高黏度以及潮湿空气的不稳定性也是由于卤族化合物引起的，例如 [AlCl4]-， [PF6]- 降解所形成的HCl 或者 HF大大降低了离子液的功能。为了方便回收，离子液的水溶性也是研究者关注的主要特性。然而，包含阴离子[Tf2N]-和相似组分的离子液是非水溶性的，并且具有非常高的分子量，这将导致离子液用量的增加，进而成本的增加。另外，离子液的物理特点和毒性还不为人所知，给离子液的工业应用带来了阻碍。
参考文献：
[1] SCHWARZH H， SCHWARZ H H， MALSCH G. J Membr Sci， 2005， 247：143–152.
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[4] SMITHA B， SUHANYA D， SRIDHAR S. J Membr Sci， 2004， 241： 1-21.
[5] GARCIA-VILLALUENGA J P， TABE-MOHAMMADI A. J Membr Sci， 2000， 169：159-174.
[6] YOSHIKAWA M， TSUBOUCHI K. Sep Purif Technol， 1999， 17：213-223.
[7] REN J， STAUDT-BICKEL C， LICHTENTHALER R N. Sep Purif Technol， 2001， 22-23：31-43.
[8] MATSUI S， PAUL D R. J Membr Sci 2002， 195：229-245.
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[10] INUI K， NOGVCHI T， MIYATA T. J Appl Polym Sci， 1999， 71： 233-241.
[11] KATARZYNSKI D， PITHAN F， STAUDT C. Separation Science and Technology， 2008， 43： 59-70.
[12] XU W， PAUL D R， KOROS W J. J Membr Sci， 2003， 219：89–102.
[13] KATARZYNSKI D， STAUDT C. J Membr Sci，2010， 348：84-90.
[14] WANG H， UGOMOKI T， TANAKA K， et al. Journal of Polymer Science： Part B： Polymer Physics， 2000， 38：2954-2958.
[15] TANIHARA N T， TANAKA K， KITA H. J Membr Sci， 1994， 95：161- 169.
[16] SUDING M T H， STAUDT C. J Appl Polym Sci， 2013， 127（6）： 5065-5074.
[17] PARK H B， JUNG C H， LEE Y M， et al. Science， 2007， 318：254-258.
作者簡介：于环洋（1979-），女，博士研究生，吉林建筑大学讲师。
【关键词】 离子液；芳香烃；链烷烃；分离
离子液为抽提溶剂的发展提供了新的机遇[34-36]。离子液是有机物盐，在低温时（<100℃）是液体，由大量的有机阳离子和阴离子组成。1914年，Walden[37]首次合成了一种低熔点的盐，12℃为液体。1992年，水中稳定存在的离子液首次被报道。自此，离子液被广泛的应用在电化学、催化剂、有机合成、分离、航天[38，39]、大规模工业生产[40]、萃取蒸馏[41]、制冷剂和气体储存以及生物转化等领域。
近年来，离子液用于芳香烃/链烷烃分离的研究报道较多[42-60]。离子液分离芳香烃/链烷烃的机理是基于二者在无限稀释的离子液中不同的活度系数[61-63]。据报道芳香烃在无限稀释的离子液中具有较低的活度系数，而链烷烃在相同的离子液中显示出高的活度系数[64，65]。离子液的特点是由阳离子和阴离子共同决定的。分离芳香烃和链烷烃的离子液需要有以下特点：
（1）芳香烃在离子液中具有较高的溶解性
（2）链烷烃在离子液中不溶解，或者溶解性较低
（3）具有高的分离因子和高的分布系数
（4）离子液从萃取相和残余液相中回收简单方便
（5）从喂料相到离子液相的传输快
与分子溶剂相比，离子液有两个优势：液体的使用温度范围宽；不易挥发[66]。后者也是离子液被叫做“绿色溶剂”的原因。从图上很明显地看出，对于低芳烃浓度的混合烃，离子液分离能力优于传统的溶剂。根据Weissermel和Arpe[67]的研究，离子液萃取是目前有望分离较低浓度芳香烃（小于20wt.%）的一种新技术。因为离子液的蒸汽压是可以忽略不计的[68，69]，溶剂回收仅依靠闪蒸技术或脱单技术就可以方便实现。与传统的溶剂萃取相比，离子液萃取具有较少的处理步骤，较低的能源消耗，更高的经济效益。另外，离子液的特性可以通过阴离子来调整；离子液具有不可燃性，高的热稳定性和高的离子传导率。这些特性使得离子液在芳香烃/链烷烃分离领域得到了广泛的应用[70-74]。
目前分离领域主要用到的离子液有：甲基咪唑类（methylimidazolium [Rmim]），季铵类（quaternary ammonium）， 正丁基吡啶类（N-butylpyridinium[R-N-bupy]），吡咯烷类（1，1-Dialkylpyrolidinium）。然而在水和潮湿空气中的不稳定性、腐蚀性以及高黏度等缺点限制了离子液的大规模使用。这些缺点主要受阴离子影响，含有卤族元素例如 [I3]-， [Cl]- 的离子液具有腐蚀性。高黏度以及潮湿空气的不稳定性也是由于卤族化合物引起的，例如 [AlCl4]-， [PF6]- 降解所形成的HCl 或者 HF大大降低了离子液的功能。为了方便回收，离子液的水溶性也是研究者关注的主要特性。然而，包含阴离子[Tf2N]-和相似组分的离子液是非水溶性的，并且具有非常高的分子量，这将导致离子液用量的增加，进而成本的增加。另外，离子液的物理特点和毒性还不为人所知，给离子液的工业应用带来了阻碍。
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[17] PARK H B， JUNG C H， LEE Y M， et al. Science， 2007， 318：254-258.
作者簡介：于环洋（1979-），女，博士研究生，吉林建筑大学讲师。