过程工程学报 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (7): 1063-1072.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.222245
李晴1, 石萌1, 郭义敏1, 何瑞宁1, 邹昀1,2, 童张法1,2*
Qing LI1, Meng SHI1, Yimin GUO1, Ruining HE1, Yun ZOU1,2, Zhangfa TONG1,2*
摘要: 乙酸酯类产品工业生产中产生的含酸废水的高效分离是化工生产中的难题,传统分离乙酸与水的技术如萃取精馏、共沸精馏等在溶剂选择时效率低。类导体屏蔽-真实溶剂模型(Conductor-like Screening Model-Real Solvents, COSMO-RS)可以通过量化计算预测流体热力学性质,从大量溶剂中筛选出适用于某一体系的夹带剂,可减少实验量,提高研究效率。含氮类与含磷类的有机溶剂对水+乙酸体系的萃取效果较好,因此,本工作使用COSMO-RS模型从5种含磷阴离子和12种咪唑类阳离子组成的离子液体中筛选出适用于萃取精馏分离水+乙酸体系的夹带剂。优化了未收录于COSMO软件原始数据库的离子的几何结构,通过σ-Profile图、水在不同离子液体中的溶解度、不同离子液体中乙酸对水的选择性、离子液体与水或乙酸混合时的超额焓四个方面进行分析。结果表明,[MIM][DBP], [ODMIM][DEP]和[ODMIM][Me2PO4]的萃取效果较好。水或乙酸与离子液体混合时氢键作用占据绝对主导,咪唑类阳离子提供氢键的能力强,易与乙酸结合,提高水与乙酸的相对挥发度,达到分离的目的。对比超额焓数值,[ODMIM]+与乙酸之间的相互作用最强,最终确定[ODMIM][DEP]离子液体为分离水+乙酸体系首选的夹带剂。研究结果为萃取精馏实验验证及水+乙酸体系的工业化分离提供了基础数据。