試析液-液萃取過程的離子液體萃取劑分子設(shè)計

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1、天津大學碩士學位論文淮-液萃取過程的離子液體萃取劑分子設(shè)計姓名:吳添申請學位級別:碩士專業(yè):化學工程指導教師:崔現(xiàn)寶201006中文摘要針對近沸或共沸物系萃取過程萃取劑選擇問題,本文提出了一種基于COSMO.RS模型的計算機輔助分子設(shè)計方法,并通過液.液平衡實驗進行了驗證。針對被分離物系,使用MaterialsStudio軟件進行計算,生成屏蔽電荷密度or牛,并得到or.圖譜(or.profile),獲得了25種陰離子和190種陽離子的仃.圖譜,建立了離子液體陰離子和陽離子的or.圖譜數(shù)據(jù)庫。利用COSMO.SAC計算得到物系中各組分在離子液體中的無限稀活度系數(shù),利用分

2、配系數(shù)、萃取劑損耗、選擇性系數(shù)以及溶劑溶解力為評價函數(shù),進行萃取過程的萃取劑分子設(shè)計。由于離子液體熔點數(shù)據(jù)的缺乏,我們利用離子液體陰陽離子COSMO計算生成的類熱力學能參數(shù)△U以及屏蔽腔體表面積A為變量,對163種離子液體進行了非線性擬合,得到離子液體熔點預(yù)測方程。應(yīng)用萃取劑的分子設(shè)計方法選取了乙酸甲酯.甲醇體系的萃取劑,測定了乙酸甲酯.甲醇.1.乙基.3.甲基咪唑醋酸鹽的三元體系液.液平衡,實驗結(jié)果表明,該分子設(shè)計方法是有效的。利用乙酸甲酯.甲醇.1.乙基.3.甲基咪唑醋酸鹽的液.液平衡數(shù)據(jù),擬合出了該體系的NRTL方程參數(shù),利用ChemCAD進行了乙酸甲酯.甲醇體系

3、的離子液體萃取過程的模擬,研究了理論板數(shù),萃取劑用量等因素對離子液體萃取過程的影響。關(guān)鍵詞:萃取劑選擇,COSMO,離子液體,熔點,液液平衡ABSTRACTAcomputer-aidmoleculardesignmethodbasedonCOSMO—RSwasproposedforthesolventselectioninextraction,andthismethodwasverifiedbyliquid—liquidequilibriumexperiments.Accordingtothemixturetobeseparated,MaterialsStudiowas

4、utilizedtocalculatethescreeningchargedensities盯謄.the盯-profileswereobtainedbasedonthechargedensities.Adatabasecontains盯.profilesof25kindsofanionsand190kindsofcationswasestablished.TheinfinityactivitycoefficientofthecomponentinionicliquidwerecalculatedbyCOSMO.SAC.Thedistributioncoefficient

5、,solventloss,selectivityandsolventpowerwereusedasevaluationfunctionforthemoleculardesignsolventforextraction.Duetothelackofmeltingpointsofionicliquids,Apredictionequationofionicliquidwasobtainedbynonlinearfitof163meltingpointsofionicliquids,basedonthethermodynamicenergy—likeparameter,scr

6、eeningcavityareaparameter,whichareproducedfromCOSMOcalculation.Thesolventsforseparationofmethylacetate—methanolsystembyextractionwereselectedbythemoleculardesignmethod.Theliquid—liquidequilibriumofmethylacetate.methanol-1一ethyl·3-methyllimidazoliumacetate([EMIM][Ac]1wasmeasured,andtheexp

7、erimentalresultsshowthatthemoleculardesignmethodiseffective.TheparameterofNRTLequationformethylacetate-methanol一[EMIM][Ac】werecorrelatedbytheliquid—liquidequilibriumdata.Theextractionprocessfortheseparationofmethylacetate-methanolbyionicliquid[EMIM][Ac】WaSsimulatedbytheso

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