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液—液萃取过程的离子液体萃取剂分子设计

作　者: 吴添
导　师: 崔现宝
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 萃取剂选择 COSMO 离子液体 熔点 液液平衡
分类号: TQ028.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


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。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 文献综述  7-24
  1.1 离子液体的定义和性质  7-11
    1.1.1 离子液体的含义  7-8
    1.1.2 室温离子液体的性质及应用  8-11
    1.1.3 离子液体的分类  11
  1.2 液液萃取  11-13
    1.2.1 液-液萃取的发展背景  12-13
  1.3 液-液萃取分离工艺概述  13-17
    1.3.1 液-液萃取分离过程概述  13-14
    1.3.2 液-液萃取的工业应用  14-15
    1.3.3 液－液萃取研究进展  15-16
    1.3.4 离子液体萃取研究  16-17
  1.4 液-液萃取分离中萃取剂的选择  17-18
    1.4.1 萃取剂选择的重要意义  17
    1.4.2 萃取剂选择的原则和标准  17-18
    1.4.3 萃取剂选择的主要方法  18
  1.5 计算机辅助分子设计方法(CAMD)  18-22
    1.5.1 枚举法  19
    1.5.2 基于知识型法  19-20
    1.5.3 数学优化法  20
    1.5.4 图论方法  20-21
    1.5.5 组合优化法  21-22
  1.6 论文研究意义与研究内容  22-24
第二章 离子液体萃取剂的分子设计  24-39
  2.1 真实溶剂似导体屏蔽模型的理论基础  24-27
  2.2 离子液体数据库的建立  27-33
    2.2.1 离子液体数据库中的阴阳离子种类  27-30
    2.2.2 阴、阳离子σ -图谱的生成  30-32
    2.2.3 无限稀活度系数γ~∞的计算  32-33
  2.3 萃取过程萃取剂的选择  33-36
    2.3.1 分配系数  33-34
    2.3.2 萃取剂损耗  34
    2.3.3 选择性系数  34-35
    2.3.4 溶剂溶解力  35-36
  2.4 分子设计举例  36-39
第三章 离子液体熔点预测  39-46
  3.1 预测方法  39-40
  3.2 预测结果及讨论  40-46
第四章 实验部分  46-49
  4.1 实验药品、仪器和分析条件  46-47
  4.2 实验过程  47-49
    4.2.1 校正因子的测定  47
    4.2.2 实验步骤  47-48
    4.2.3 萃取剂回收  48-49
第五章 乙酸甲酯-甲醇体系萃取过程模拟  49-56
  5.1 NRTL 参数的回归  49-50
  5.2 离子液体[EMIM][Ac]萃取的可行性分析  50-52
  5.3 萃取过程模拟  52-54
  5.4 萃取后产物的处理  54-56
第六章 结论与展望  56-57
参考文献  57-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
附录一 阴离子对号表  62-66
附录二 阳离子对号表  66-74
附录三 熔点预测序号表  74-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 分离过程 > 单相系液态混合物的分离过程 > 抽取（液-液萃取）
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