离子液体对乙腈-水共沸物系的相平衡研究.pdf

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1、离子液体对乙腈一水共沸物系的相平衡研究李文秀徐娜娜(沈阳化工大学，辽宁沈阳110142)刘龙(沈阳化工大学，辽宁沈阳110142)张志刚(沈阳化工大学，辽宁沈阳l10142)摘要：相平衡的研究在化学工业的实际生产过程中发挥着巨大的作用，本文对离子液体相关概念，典型性质进行了相关阐述，分析了乙腈在化学工业中使用的现状，通过离子液体对乙腈一水共沸物系相平衡试验的研究得出共沸体系相平衡的相关数据。关键词：离子液体；乙腈一水共沸物系；相平衡寻找一种新的高效溶剂成为了现阶段化学工业中乙腈能否得到更广泛使用的关键性问题。近几年，相关技术人员发现在共沸系统中加入正确适用离子液体，可以有效改

2、善和避免共沸问题，还可以从根本上解决无机盐结晶堵塞管道的问题。1离子液体概述离子液体，通常也被称为室温离子液体或低温熔融盐，指的是熔点位于一百摄氏度以下的有机盐，是一种新型的绿色溶剂。离子是离子液体的唯一组成形态，其性质与常规得有机溶剂有很大的不同。离子液体的显著特点是：熔点低，热稳定性能优越，可以作为多种无机盐及有机盐的良好溶剂。依据不同的标准，可以对离子液体进行不同的分类，通常依据阳离子或阴离子的不同区别离子液体。2乙腈概述作为一种重要的化工原料，乙腈被广泛的应用在制药等多个领域。近几年，随着变压精馏、萃取精馏等多项新工艺的发展，传统工艺中出现的氯化钙回收过程复杂，严重腐

3、蚀实验设备的弊端被逐渐克服，对乙腈一水物系的分离具有很好的效果。3离子液体对乙腈一水共沸物系相平衡试验研究试验溶剂采用卜丁基一3一甲基咪唑氯盐，这是一种新型的离子液体，使用新型改进的汽相单相循环釜(如图1)作为实验装置进行气液平衡数据的测定，-A改进的汽相单相循环釜实验过程中将一定比例的离子液体加入到循环反应釜中，乙腈一水溶液按比例配制，量取100ml加入到循环反应釜中，将气液平衡釜加热至沸腾后使之回流卜2小时，直到釜内温度恒定。从釜底和集液槽分别取样进行气液两相组成的分析。首先，对实验用的仪器设备进行标定，以确保实验数据和结果的准确性。其次，测定汽相组成。由于积液槽中的液体

4、是由汽相受冷凝结而成，所以可以从集液槽中取样通过汽相色谱仪进行分析，确定汽相组成。在选用2m*3mm的填充柱，室温维持210摄氏度的条件下进行汽相色谱分析，进行定量计算，运用面积修正归一化法进行计算。再次，测定液相组成。由于液相中离子液体的存在，气相色谱仪无法进行液相分析。可以将水分测定和差重法进行结合，运用这种相结合的方法可以确定实验的液相组成。对液相样品进行取样，至于水分测定仪中，根据测得的数据计算出水的质量百分比，然后将剩余样品在130摄氏度温度下烘干称重，结合烘干前后的质量变化，计算得出离子液体的质量百分比，由于样品中乙腈的质量百分比=卜样品中水的百分比一样品中离子液

5、体的质量百分比，计算得到乙腈的摩尔分数。对实验结果进行分析整理得出了如下结论：加入离子液体的含量改变时，乙腈对水的相对挥发度与乙腈的摩尔百分比之间的关系如下图(图2)所示：，’r-—-·-—----·---——---·-·———··—·---·——，，—，a····，—·，-r··—·—，c—-—--r-—tr、-·——--·—--———-———--·—-一·～．t～塞垒釜重。不同离子液体浓度下乙腈对水的相对挥发度如图所示，当离子液体含量增加时乙腈对水的相对挥发度也相应提高，两者成正相关关系。运用相对挥发度来表示乙腈一水共沸物系的气液平衡，如下列式子所示：出口．—：·乙L。己

6、已：：已。．2：2；l(1)6ytfx?Y,PtIp7t矿In口·ln石一IlI^+In讨一lnP；(2)过程中，水分子与溶质分子讲的相互作用因为盐与水分子的作用而得到了软化。加入离子液体，使乙腈一水溶液的局部组成得到改变，因此乙腈的相对挥发度得以提高。4结语相平衡的研究是化学工业学科中的重要组成部分，对实际的生产过程及生产工艺有非常重要的指导意义。参考文献：【l】李春利，李聚魁，刘艳稳，等．离子液体对乙腈一水共沸物系汽液平衡的影响【J】．化工进展，2011，30(12)：261卜2614．『21陈科侠．乙腈一水一离子液体系统的汽液相平衡研究【D】．华东理工大学，2012．基

7、金项目：国家自然科学基金(21576166)作者简介：李文秀(1963一)，男，辽宁省沈阳人，博士，毕业于天津大学，二级教授，研究方向：化工分离过程强化技术：通讯作者：张志刚，沈阳化工大学。—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一一。‘．2016年12月化工彳群I255