離子液體用于油中酚類化合物萃取分離的研究
從煤焦油和煤液化油中分離提取酚類化合具有重要的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。針對目前油/酚分離過程中存在的強堿、強酸消耗量大,污染嚴重等問題,本課題擬采用環(huán)境友好的離子液體作為分離介質(zhì),通過篩選的離子液體,提高離子液體對酚的溶解能力,而且油和離子液體幾乎不互溶。溶解了酚的離子液體通過簡單蒸餾或萃取的方法,將酚和離子液體分開,從而得到酚類物質(zhì),同時脫除酚后的離子液體可以循環(huán)使用。該過程不使用強酸和強堿,沒有大量廢水產(chǎn)生,過程環(huán)境友好。本文的主要目的在于探究該類離子液體用于酚油分離過程的關(guān)鍵問題,如:研究離子液體和酚類物質(zhì)之間的作用力;測定油/酚/離子液體的相平衡;探索含酚離子液體中酚的回收和離子液體的再生方法等。從理論上認識離子液體和酚類之間相互作用的本質(zhì),為設(shè)計理想的用于分離酚油混合物的離子液體提供指導(dǎo)思想,從而設(shè)計合成出高效的適合于酚油分離的離子液體。 基于此思路,我們開展了大量的工作,總結(jié)如下: 1.主要選用了咪唑類離子液體為萃取劑,通過考察溫度、相比、離子液體結(jié)構(gòu)等因素的影響,獲取了相關(guān)的萃取規(guī)律。萃取效率對溫度較為敏感,溫度的增加會降低酚類萃取效率,而對于鹵素離子液體,比如[bmim]Cl,萃取分離甲苯苯酚溶液時溫度的影響較低,萃取率幾乎不隨溫度變化而變化;離子液體陰離子對萃取效率有顯著的影響;萃取效率的高低順序與離子液體整體的氫鍵堿性(與羥基形成氫鍵的能力)排序一致,Cl~-﹥Br~-﹥BF4~-﹥PF_6~-。 2.測定了30℃下甲苯~-苯酚~-[bmim][PF_6]三元兩相相平衡數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)離子液體在甲苯中的溶解度很小,數(shù)量級為105,但隨著酚濃度的增加,離子液體的在油相中的含量會顯著增加,苯酚在兩者之間起共溶劑的作用;萃取后,離子液體相夾帶較多的中性油組分,會造成兩者之間分離上的困難。 3.考察了兩種離子液體的再生方式,即反萃法和氮氣氣提法,發(fā)現(xiàn)[bmim][PF_6]可以通過乙醚反萃酚類的方式加以回收利用,但乙醚很難萃取出[bmim]Cl溶解的酚類物質(zhì);[bmim]Cl離子液體可以通過氮氣氣提的方式實現(xiàn)酚類物質(zhì)與離子液體的分離。溫度顯著影響分離效率,升高溫度將大大縮短分離時間;回收后的離子液體重復(fù)使用4次,萃取效率幾乎沒有降低。 4.初步探索了離子液體用于真實煤焦油和煤液化油中萃取研究,萃取規(guī)律與甲苯~-苯酚模擬油比較類似:溫度對離子液體萃取煤焦油及煤液化油中酚類化合物影響很?。灰欢l件下,當(dāng)離子液體陽離子相同時,萃取效率[bmim]Cl﹥[bmim]Br;一定條件下,當(dāng)離子液體陰離子相同時,萃取效率隨著離子液體陽離子咪唑環(huán)烷基取代基鏈長增加而降低。