生物丁醇是极具应用前景的替代液体燃料,而丁醇发酵液的分离是生物丁醇大规模生产的主要障碍。本文考察生物基乳酸酯及季磷盐离子液体萃取分离正丁醇;主要通过测定{绿色溶剂+正丁醇+水}三元体系的液液相平衡数据,采用NRTL活度系数模型进行关联,并利用COSMO-RS量化理论进行预测,表明两种热力学模型都比较可靠。实验结果表明,乳酸酯类溶剂表现出丁醇分配系数范围为4.46-10.29,萃取性能优于油酸,适用于丁醇发酵的原位萃取。与乳酸异辛酯相比,乳酸丁酯表现出比乳酸异辛酯更大的分配系数和较低的选择性。三己基十四烷基季磷十二烷基苯磺酸盐（[THTDP][C12BS]）及三丁基十四烷基季磷十二烷基苯磺酸盐离子液体（[TBTDP][C12BS]）,均表现出比含阴离子[BF₄]、[PF₆]、[Tf₂N]的常规离子液体更好的萃取性能,适用于丁醇的下游处理回收。针对极性化合物-水的分离,探究利用COSMO理论进行溶剂筛选,提出了一个新的筛选指标SI（Separation Index）。对于7种典型阳离子与27种阴离子组合成的离子液体,计算相应的SI及选择性,分别考察阴阳离子的影响,筛选得到了较优的离子液体1-丁基-1-甲基吡咯啶三（五氟乙基）三氟磷酸盐[C4mpyro][eFAP]。然后进行了[C4mpyro][eFAP]+正丁醇+水三元体系的液液平衡实验研究,结果表明[C4mpyro][eFAP]对正丁醇-水的分离有较好的萃取效果,从而验证了该理论筛选准则适用于极性化合物-水的分离体系,为发展更经济的生物发酵分离工艺奠定基础。