功能化离子液体润滑剂的合成及其润滑性能研究

通过两步法合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),用核磁共振和红外光谱对其进行了结构表征;对其作为润滑剂的物化性质进行了测定,并选择了含有相同烷基的传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)进行对比;在四球机上评定两种离子液体的承载能力,在SRV摩擦磨损试验机上评价了两种离子液体的润滑性能,并选择低蒸气压的含氟润滑剂全氟聚醚(PFPE)作为对比。结果表明:在常温下,两种离子液体较PFPE具有更高的承载能力和更好的润滑性能;两种离子液体相比,[EAMIM]BF4由于粘度较大其在低载荷下减摩性较[BMIM]BF4稍差,但其抗磨性始终优于[BMIM]BF4。     

[BMIM][BF4]离子液体萃取脱除氧化柴油中砜类化合物

用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（［BMIM］［BF₄］）萃取脱除氧化柴油中的砜类化合物,考察了萃取时间、萃取温度、离子液体与氧化柴油体积比、萃取级数对［BMIM］［BF₄］离子液体萃取脱除砜类化合物的影响。结果表明,与直接萃取脱除柴油中的含硫化合物相比,［BMIM］［BF₄］对氧化柴油中的砜类含硫化合物表现出更佳的萃取性能。在萃取温度30℃、［BMIM］［BF₄］/氧化柴油体积比为0.5时,经［BMIM］［BF₄］萃取3次,氧化柴油的硫质量分数从125.1 μg/g 降至6.2 μg/g。与传统的萃取剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）相比,［BMIM］［BF₄］的萃取脱硫率略低,但柴油回收率较高,且柴油的性质基本未变。     

离子液体-水复配吸收剂对VOCs的吸收性能

将水、离子液体按一定比例复配作为吸收剂,以甲苯、丙酮作为挥发性有机化合物(VOCs)的典型代表,比较了不同种类离子液体-水复配吸收剂对含甲苯、丙酮混合废气的吸收效果。结果发现,1-十二烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(［DDMIM］［NTf2］)与水形成的O/W型离子液体乳化液对体系的吸收效果较好,由COSMO-SAC计算得到了甲苯和丙酮在［DDMIM］［NTf-2］中的无限稀释活度系数,并计算了吸收过程的Gibbs自由能、焓变、熵变和偏摩尔超额焓等热力学数据。实验验证了离子液体-水复配吸收剂吸收芳香类化合物、酮类化合物混合废气的可行性,考察了不同实验条件对吸收效果的影响。结果表明：在甲苯、丙酮进气质量浓度分别为15000 mg/m3和7500 mg/m3、进气流量0.024 m3/h、搅拌速率1600 r/min、吸收温度303.15 K的实验条件下,［DDMIM］［NTf2］质量分数为10%的100 g复配吸收剂对甲苯的初始吸收率为94%,对丙酮的初始吸收率为95%;通过对复配吸收剂进行再生及循环吸收实验,验证了复配吸收剂回收利用的可能性。     

N-甲基咪唑氟硼酸盐基低共熔溶剂的制备及其氧化脱硫性能

以N-甲基咪唑氟硼酸盐(［HMIM］BF4)和苯丙酸(C9H10O2)为原料合成了［HMIM］BF4/xC9H10O2(x=0.5、1、2)型低共熔溶剂(DESs);对其进行FT-IR、1H NMR和TGA表征分析;将［HMIM］BF4/0.5 C9H10O2低共熔溶剂作为萃取剂和催化剂、H2O2作为氧化剂脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT),分别考察了n(C9H10O2)/n(［HMIM］BF4)、反应温度、n(H2O2)/n(S)、低共熔溶剂的加入量和不同含硫化合物对脱硫率的影响。结果表明：在模拟油体积为5 mL、n(C9H10O2)/n(［HMIM］BF4)=0.5、反应温度为60 ℃、n(H2O2)/n(S)=8、反应180 min、［HMIM］BF4/0.5 C9H10O2的加入量为1.0 mL的最佳反应条件下,［HMIM］BF4/0.5 C9H10O2对DBT、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和苯并噻吩(BT)的脱硫率分别达98.4%、93%和89.6%;红外分析表明DBT与DESs之间存在较强的相互作用,可使DBT的结构发生畸变;在5次循环反应后,［HMIM］BF4/0.5 C9H10O2的脱硫率仍高达90.2%,表明其具有较高的稳定性。     

甲醇-碳酸二甲酯-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐物系的等压汽液平衡测定及UNIFAC关联

在101.32 kPa下,用改进的Othmer汽液平衡釜测定了甲醇-碳酸二甲酯(DMC)-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([omim]BF4)物系的等压汽液平衡数据;采用UNIFAC方程对实验数据进行了关联,得到了新基团—OCOO—与—CH2—,CH3OH,—[mim]BF4基团间的UNIFAC作用参数。与传统基团划分的UNIFAC模型关联结果相比,采用新基团划分法推算得到的汽液平衡数据与实验值偏差更小。实验结果表明,加入离子液体[omim]BF4使汽液平衡线偏离甲醇-DMC二组分物系的汽液平衡线,[omim]BF4含量越大,偏离程度越大;[omim]BF4具有明显的盐析效应,能消除甲醇-DMC物系的共沸点;[omim]BF4可作为甲醇-DMC物系萃取精馏的溶剂;UNIFAC方程可用于预测甲醇-DMC-[omim]BF4物系的汽液平衡。     

溶剂抽提及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐热溶解聚对羊肠湾次烟煤萃取行为的影响

溶剂萃取是制备超净煤和研究煤分子结构的重要方法之一,对于实现煤资源高效清洁转化具有重要意义。选取中国宁东羊场湾 (YCW) 煤作为研究对象,考察多种溶剂及添加离子液体1 乙基 3 甲基咪唑醋酸盐(［Emim］［AC］)对煤萃取效果的影响。结果表明,煤的萃取产率从大到小的顺序遵循着含氮类、醇类、酮类、烃类的规律。所选取的9种溶剂中,二甲基亚砜对 YCW 煤的萃取产率最高。对于同类溶剂而言,极化率越大,萃取产率越高。研究还发现,离子液体 ［Emim〖DK(〗］［〖DK)〗AC］ 的添加可以显著提高 YCW 煤在溶剂中的萃取产率。此外,离子液体的回收率也可达到915%。     

1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体用作润滑剂的探讨

合成了含羧酸酯基官能团的功能化离子液体--1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),考察了其物化性质、高低温下的摩擦学性能以及对传统润滑油添加剂的相溶性和感受性,并选择含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体([BMIM]BF4)作为对比。结果表明：两种离子液体具有较好的低温流动性、低的蒸发损失和高的热稳定性;能溶解部分具有强极性和杂环化合物的传统润滑油添加剂,但不能溶解大多数常用的油溶性添加剂,[EAMIM]BF4对添加剂的溶解性比[BMIM]BF4弱;在室温及高温条件下,[EAMIM]BF4由于粘度较大减摩性稍差,但抗磨性比[BMIM]BF4强;极压抗磨剂亚磷酸二正丁酯能提高[BMIM]BF4的抗磨作用,但与[EAMIM]BF4呈现出对抗效应,导致其润滑性能降低。     

咪唑类离子液体分离回收焦化粗苯中的噻吩

采用金属氯化物(MCly)与1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([BMIM]Cl)按不同摩尔比合成了一系列咪唑类离子液体,研究了离子液体用于分离回收焦化粗苯模拟液中噻吩的性能。实验结果表明,当MCly(AlCl3和FeCl3)与[BMIM]Cl的摩尔比为2时,合成的离子液体[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3的分离率最大,且这两种离子液体的分离效果明显优于其他离子液体;离子液体萃取分离的优化条件为:萃取时间40～60 min、萃取温度50～60℃、离子液体与苯馏分的体积比1∶20([BMIM].Cl-2AlCl3与苯馏分的体积比1∶30);[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体作为萃取剂可分别重复使用6次和5次,且它们具有深度萃取分离效果。[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体的萃取分离性能通过再生基本可以得到恢复,且通过减压蒸馏(0.05 MPa)再生可分别回收57.33%和53.21%的噻吩。     

甲醇-苯-l-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐物系汽液平衡的测定

在101.32 kPa下,用改进的Othmer釜测定了甲醇-苯-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([OMIM]BF4)物系的等压汽液平衡数据;采用UNIFAC方程对实验数据进行了关联。实验结果表明,加入离子液体[OMIM]BF4使汽液平衡线偏离甲醇-苯二组分物系的汽液平衡线,[OMIM]BF4含量越大,偏离程度越大。[OMIM]BF4具有明显的盐析效应,能增大甲醇与苯的相对挥发度,随[OMIM]BF4含量的增加,甲醇与苯的相对挥发度增加,当x([OMIM]BF4)=30%时,甲醇-苯物系的共沸点消失。[OMIM]BF4可作为甲醇-苯物系萃取精馏的溶剂。     

化学纤维工业

TQ341.9 200808291以离子液体为溶剂的纤维素纤维的结构与性能[刊]/张慧慧,蔡涛…(东华大学材料学院)//合成纤维.-2007,36(11).-11～15以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)为溶剂,制备了纤维素/[BMIM]Cl 溶液,探讨了该体系的流变性能,并对所纺得的纤维素纤维的结构与性能进行了分析。结     

煤焦油馏分油用作煤直接液化起始溶剂的加氢稳定研究

 采用煤焦油馏分油中的洗油与脱晶蒽油以质量比1:1混合的油为原料,在处理量500kg/h的加氢稳定中试装置上进行洗油与脱晶蒽油混合油的加氢稳定实验。利用常温常压旋转黏度仪测定混合油加氢所得溶剂的黏度,考察其成浆性能;采用0.5L搅拌式高压釜考察了混合油不同次数加氢所得溶剂的煤直接液化反应效果。结果表明,洗油与脱晶蒽油的混合油经过加氢处理后,表观黏度降低,用来配制油煤浆表现出良好的成浆性能;用作煤直接液化溶剂具有较强的供氢性能,以经过3次加氢后所得溶剂作为煤液化溶剂,可得到89.47%煤液化转化率,63.06%油收率。洗油和脱晶蒽油混合油加氢后所得溶剂是一种效果良好的煤直接液化开工用起始溶剂。     

离子液体1-己基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐与烃类的相互作用规律

为研究离子液体1-己基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐(［C6MPy］［BF₄］)与烃类之间的相互作用规律,考察了［C6MPy］［BF₄］对不同结构C₁₀烃类的溶解能力,讨论了该离子液体对不同C₁₀芳烃的选择性;并用Gaussian软件和密度泛函理论计算了［C6MPy］［BF₄］与不同芳烃混合后的优化构象和离子对作用能,探讨了［C6MPy］［BF₄］与芳烃间的相互作用机制。研究认为：［C6MPy］［BF₄］阴阳离子间以库仑作用力为主,兼具氢键网络。芳烃与［C6MPy］［BF₄］间的相互作用主要是［C6MPy］⁺和芳环间的C—H—π作用,这种作用同时削弱了阴阳离子间的氢键作用,降低了［C6MPy］［BF₄］的离子对作用能。芳烃分子的共轭π键离域程度越高,其与阳离子间的作用越强,对阴阳离子对间相互作用的影响也越明显,在［C6MPy］［BF₄］中的溶解度也就越高。     

神华煤直接液化循环溶剂的催化加氢

采用百万吨级神华煤直接液化示范装置加氢稳定单元进料为加氢原料,在处理量300 mL加氢实验装置上考察了反应温度对煤直接液化循环溶剂性质的影响,并采用0.5 L搅拌式高压釜研究了煤在不同加氢深度循环溶剂中的液化效果。结果表明,随着溶剂加氢反应温度的升高,循环溶剂的硫、氮含量逐渐降低,氢/碳原子比增加;加氢反应温度由340℃升至380℃时,循环溶剂的芳碳率（f_a）不断减小,供氢指数（PDQI）逐渐增大,供氢能力增强。采用380℃加氢反应的循环溶剂进行煤液化时,煤的转化率和油收率均达到最大值,分别为88.64％和57.63％。当溶剂加氢反应温度达到390℃时,循环溶剂的供氢指数出现降低,芳碳率增加,供氢能力减弱,煤在此溶剂中加氢液化的转化率和油收率均有所降低,分别为88.22％和55.17％。     

新型低共熔溶剂的合成及萃取脱氮性能

制备新型低共熔溶剂［Bmim］Br-丙二醇(n(［Bmim］Br)/n(丙二醇)=1/2),采用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征,并分别采用含有吲哚、喹啉的模型柴油考察其萃取脱氮性能。结果表明：低共熔溶剂［Bmim］Br-丙二醇的最佳脱氮温度为30 ℃、萃取时间为30 min,且其脱除吲哚的性能优于脱除喹啉的性能;当剂/油质量比分别为1/3和1时,吲哚、喹啉的脱除率分别为97.6%和81.2%;在［Bmim］Br-丙二醇回收利用4次后,吲哚和喹啉脱除率分别为86.2%、74.6%,说明该低共熔溶剂具有较好的重复使用性能;进一步研究发现,在剂/油质量比为1/3的条件下,经过5级萃取分离后,［Bmim］Br-丙二醇对喹啉的累计脱除率可达98.3%。     

掺兑蒽油加氢制备煤直接液化循环溶剂

在煤直接液化循环溶剂加氢原料中掺兑煤焦油蒽油,采用300 mL固定床加氢实验装置考察蒽油掺兑量对循环溶剂性质的影响;采用05 L高压釜煤液化实验考察蒽油掺兑量对煤液化反应的影响。结果表明,在相同的加氢条件下,在煤直接液化循环溶剂加氢原料中掺兑5%(质量分数)的蒽油,循环溶剂的芳碳率(fa)降幅337%,供氢指数(PDQI)增幅368%,供氢性能得到提高,但加氢反应氢耗增加,循环溶剂密度、黏度及硫、氮含量增大。采用此循环溶剂进行煤液化时,煤的转化率提高了015%,煤液化油收率增加了098%。随着蒽油掺兑质量分数的增加,循环溶剂供氢性能逐渐减弱,煤液化转化率和液化油收率逐渐减小,循环溶剂密度、黏度及硫、氮含量持续增大。     

吡啶基离子液体与噻吩类化合物相互作用的理论研究

采用密度泛函理论考察了N-丁基吡啶醋酸盐离子液体(［BPY］［Ac］)和噻吩(TS)、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)、萘(NAP)的相互作用,并进行了NBO和AIM分析。［BPY］［Ac］离子对最稳定的结构表明,［Ac］阴离子的O原子优先与吡啶环上C2—H2发生氢键作用。在分子水平上,NBO和AIM分析证实了TS、BT、DBT、NAP和［BPY］［Ac］中的阴离子发生氢键作用、与吡啶环发生π…π相互作用,阴、阳离子均影响脱硫效果。但NAP与阴离子的氢键作用、与吡啶环π…π相互作用较弱,造成NAP与［BPY］［Ac］相互作用能小,而DBT则优先吸附在［BPY］［Ac］离子液体上。     

催化裂化芳烃萃取油用作煤液化起始溶剂的研究

 选用一种催化裂化（FCC）芳烃抽提装置生产的芳烃萃取油作为煤液化开车起始溶剂的原料，在0.1t/d连续装置上进行的煤液化实验。利用色质联用仪解析其组成和结构，应用常温常压黏度仪考察了其成浆性。结果表明,芳烃萃取油具有多环芳烃含量高的特点, 3次加氢后的芳烃萃取油与煤液化加氢循环溶剂的结构组成十分接近。采用三次加氢萃取油制备的煤浆具有良好的成浆性、输送性和反应性，与煤液化加氢循环油参与煤液化的效果相当, 是理想的煤液化起始溶剂。