离子液体的预测型热力学模型及在萃取精馏中的强化应用

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：二玉4L日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

2、学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本学位论文不属于保密范围，作者签名：亟)垒新签名：型幽适用本授权书。日期：兰!垫塑!!!日期：至!姿塑!塑学位论文数据集中图分类号TQ028．3学科分类号530．2130论文编号1001020130121密级无学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名刘星学号201000012l获学位专业名称化学工程获学位专业代码08170l课题来源国家自然基金研究方向分离过程与强化论文题目离子液体的预测型热力学模

3、型及在萃取精馏中的强化应用关键词萃取精馏，COSMO-RS模型，离子液体，过程强化论文答辩日期2013．5．t论文类型‘．基础研究学位论文评阏及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长．指导教师雷志刚教授北京化工大学化工过程强化评阅人1刘辉教授北京化工大学化学工程评阅人2季生福教授北京化工大学化学工程评阅人3评阅入4评阅人5答辩委员会主席陈标华教授北京化工大学化学工程答辩委员1孝建伟教授北京化工大学化学工程答辩委员2张润铎教授北京化工大学化学工程答辩委员3朱吉钦教授北京化工大学化学工程答辩委员4李英霞副教授北京化工大学化学工程答辩委员

4、5注：一．论文类型：1．基础研究2应用研究3，开发研究4．其它二．中图分类号在((中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GBfI"13745．9)Ⅸ学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要离子液体的预测型热力学模型及在萃取精馏中的强化应用在工业中，萃取精馏被广泛的应用于分离共沸物或近沸点的混合物。在萃取精馏过程中，在原溶液中加入某种添加剂以增加原溶液中两个组分间的相对挥发度，从而使原料的分离变得很容易，这种添加剂即为萃取剂或者分离剂。显而易见，选择一种合适的萃取剂对于萃

5、取精馏的有效设计是非常重要的。到目前为止，在萃取精馏中的萃取剂主要有以下四种：固体盐类、有机溶剂、固体无机盐和有机溶剂的混合物和离子液体。其中，离子液体同时具有有机溶剂的易操作性和固体无机盐的高选择性。近年来，科研人员对离子液体的潜在应用进行了大量研究。研究表明，在无限稀释条件下，对于分离非极性／非极性体系，那些具有小的分子体积、阳离子支链越少和阴离子具有电子屏蔽效应的离子液体具有较高的选择性和较低的溶解度，但是那些具有较低的选择性的离子液体却具有较高的溶解度。因此，我们预测混合离子液体不但具有较高的选择性同时也具有较高的溶解度。另

6、一方面，对于分离极性／极性体系，像乙醇／水体系等，那些具有小的分子体积、阳离子支链越少和阴离子不具有电子屏蔽效应的离子液体，不但具有较高的选择性也具有较高的溶解度。一般情况下，由于固体无机盐的分子体积更小，所以固体无机盐的盐效应要强于离子液体。当只用无机盐作为萃取剂时，会存在溶解、传质、腐蚀设备和回收利用等一系列问题。根据已经工业化的乙二醇加盐分离乙醇／水体系的，我们提出了离子液体加盐作为萃取剂分离乙醇／水体系。该北京化工大学硕士学位论文萃取剂不但具有一般加盐萃取剂高选择性和易操作的优点，由于离子液体和无机盐均不具有挥发性，只需要通

7、过简单地闪蒸即可对萃取剂进行回收。本论文中，以正己崩1．己烯体系代表非极性／非极性体系、以乙醇／水体系代表极性／极性体系对离子液体在萃取精馏中的应用进行了全面的研究。研究内容主要包括以下几点：(1)通过预测型分子热力学模型和汽液相平衡结合的方法，分析离子液体在分离非极性／非极性体系、极性／极性体系中的不同的结构与分离性能(如选择性和溶解度)之间的关系。由于COSMO-RS模型在预测热力学性质时，只需要知道物质的结构不需要汽液相平衡数据，在本论文中做为预测型分子热力学模型对不同体系进行预测。(2)通过使用混合离子液体对正己烷／1一己烯

8、体系进行强化分离。(3)通过离子液体加盐的方法，对乙醇／水体系进行强化分离。在过程中，我们把COSMO．RS模型扩展到对无机盐的筛选，．并对预测结果将进行了实验验证。(4)利用汽液平衡试验数据，回归得到了含离子液体的乙醇／水体系的NR