咪唑类离子液体吸收甲苯和二甲苯的研究

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针对含甲苯、二甲苯的挥发性有机物(VOCs)的传统回收技术能耗高、易造成二次污染等问题,研究新型的吸收剂迫在眉睫。离子液体是新型的绿色溶剂,尤其是以[PF6]-、[BF4]-为阴离子的咪唑类离子液体具备其它离子液体无法比拟的优点。为此,本文开展了咪唑类离子液体吸收甲苯、二甲苯的研究。实验用咪唑类离子液体为:1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6),研究了其与甲苯、二甲苯组成的四个二元体系的溶解平衡及其物理性质(pH值、粘度、密度),探讨了[Bmim]BF4、[Bmim]PF6离子液体对甲苯、二甲苯气体的最佳吸收条件及效率,经对比筛选出最佳吸收剂[Bmim]PF6,并对其循环利用和吸收机理进行了探讨。研究表明,常压下,在295.15K-356.65K范围内,甲苯、二甲苯在离子液体中的溶解度随着温度的升高而增大;相同条件下,甲苯、二甲苯在离子液体中的溶解度大小顺序为:[Bmim]PF6-甲苯>[Bmim]BF4-甲苯>[Bmim]PF6-二甲苯>[Bmim]BF4-二甲苯;在同种离子液体中,离子间的相对亲和力顺序是:甲苯>二甲苯。在293.15K-343.15K范围内,四个二元体系的pH值、密度、粘度均随着温度的升高而下降,随离子液体在二元体系中所占的摩尔分数(x1)的降低而减小。在相同温度、相同x1时,甲苯或二甲苯与离子液体形成的二元体系的pH值、密度值、粘度值大小均符合:[Bmim]BF4<[Bmim]PF6。在选定的最佳吸收条件下,吸收效率很高,且[Bmim]PF6对甲苯、二甲苯气体的吸收效率明显高于[Bmim]BF4。离子液体[Bmim]PF6可循环吸收甲苯、二甲苯。通过核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱表征,得出[Bmim]PF6与甲苯、二甲苯相互作用时,有氢键的形成,没有明显的化学变化。咪唑类离子液体与甲苯、二甲苯构成二元体系相平衡和物理性质(酸碱性、粘度、密度)的研究,为液液萃取提供理论依据,是进行理论研究的基础;该离子液体的吸收效率、循环利用及吸收机理的探讨为其工业化应用提供了重要理论依据。
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