含离子液体体系的热力学性质测定及研究

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1、Y1531374硕士学位论文含离子液体体系的热力学性质测定及研究MeasurementandReasearchforThermodynamicPropertiesofMixturesContainingIonicLiquids学科专业：环境化工研究生：霍彦指导教师：夏淑倩副教授天津大学化工学院二零零八年五月摘要离子液体是一类完全由阴、阳离子组成的在室温下呈液态的熔融盐。作为一种可以替代传统有机溶剂的新型物质，离子液体的基本物性和应用引起了人们的广泛关注，是当前绿色化学研究的热点之一。因此，含离子液体体系热力学性质的测定和模型化研究具有重要的理论意义和实际应用价

2、值。论文选取典型的咪唑基离子液体[BMIM][PF6】和[BMIM][BF4】为主要研究对象，测定并研究了离子液体与有机化合物混合体系的基础热力学性质。先用振动管密度计测定了离子液体[BMIM][PF6】和[BMIM][BF4】与乙腈，苯和正丙醇不同组成下6个二元物系的密度，计算得出混合物的超额摩尔体积，用RK方程进行了回归，同时发现有机溶剂与离子液体有不溶现象。为了准确得到有机溶剂与离子液体间的相互溶解度，本文建立了一套用浊点法测定液体溶解度的装置，创新性地引入数码摄影成像系统，改进了传统浊点法。该法不仅解决了传统浊点法目测判断的难点，还在测定数据准确性方面

3、有了提高。测定了离子液体[BMIMI[PF6】、[BMIM][BF4】和正丙醇、正丁醇、正戊醇、苯、甲苯、噻吩12个二元体系的溶解度数据，并采用NRTL模型对离子液体与醇的二元体系的溶解度数据进行回归，得到参数与温度进行关联，提高回归结果，对离子液体与醇的二元体系的方均根偏差均小于0．0l。同时通过实验数据，分析了离子液体与有机溶剂间的相互作用力。为了将离子液体应用于精馏分离过程，同时建立了含离子液体的蒸气压的实验装置，测定了离子液体[BMIM][PF6]、【BMIM][BF4】和苯、噻吩的4个二元体系的汽液平衡数据，并用非电解质溶液的NRTL模型关联了含离子

4、液体二元体系的蒸气压数据，对所有的二元体系关联的平均相对偏差为1．14％。通过实验数据，也可以得到离子液体与有机溶剂间相互作用力的理论。离子液体的熔点是非常重要的基础数据，对离子液体的应用有重要的意义，但与由于离子液体种类繁多、熔点数据不够全面，使其应用受到局限。本论文收集了161个咪唑基离子液体的熔点数据，选择了30个基本基团和3个分子特征因子，建立了一个可用于预测离子液体熔点的新的热力学模型，该模型以基团贡献法为基础，考虑了离子液体的QSPR研究，整体平均偏差为6．33％，并将预测结果与文献数据进行比较，这四种离子液体熔点估算值与文献值相对偏差分别是：6．

5、12％，2．74％，1．38％和4．6％。这些结果都小于平均相对偏差值，说明该模型可以很好地用于估算咪唑基离子液体的熔点。关键词：离子液体密度溶解度蒸气压熔点基团贡献法ABSTRACTIonicliquids(ILs)areaclassoforganicmoltensaltsthatarecomposedofcationsandanions．Asanewsubstanceforreplacementoftranditionalvolatilesolvents，basicthermodynamicpropertiesandwideapplicationofion

6、icliquidsareattractivetopeopleandoneofmostpopularresearches．Thisworkconcentratesontheclassicalimidazolium-basedionicliquids，【BMIM][PF6】and【BMIMI[BF4]，andbasicthermodynamicpropertiesofbinarysystemscomposedbyionicliquidsandorganicsolventsaremeasuredandresearched．Firstly,densitiesofmix

7、turesof【BMIM][PF6】and18MIM][BF4】withacetonitrile，benzene，1-propanolaremeasuredbyavibrating—tubedensimeter．Densitiesmeasurementswereusedtocomputetheexcessmolarvolumes，VE，whichhasbeenfittedtoRedlich-Kisterequation．Theimmiraciblephenomenaamongmixturesarefoundobviously．Toobtainfurtherac

8、curatedataofsolubil