離子液體的研究進(jìn)展20150324

1、離子液體的研究進(jìn)展化工進(jìn)展講座化工進(jìn)展講座2015.32015.3 一一. .離子液體簡介離子液體簡介 二二. .離子液體在催化反應(yīng)過程中的運用離子液體在催化反應(yīng)過程中的運用 三三. .離子液體在分離過程中的應(yīng)用離子液體在分離過程中的應(yīng)用 四四. .離子液體的工業(yè)化應(yīng)用情況離子液體的工業(yè)化應(yīng)用情況 五五. .離子液體運用過程中遇到的難題離子液體運用過程中遇到的難題 六六. .當(dāng)前和未來離子液體的研究重點當(dāng)前和未來離子液體的研究重點一、離子液體簡介傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭減少和消除工業(yè)生綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，為人類解決

2、化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的污染，實產(chǎn)對環(huán)境的污染，為人類解決化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的污染，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)的理想：不再適用有毒、有害物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢綠色化學(xué)的理想：不再適用有毒、有害物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，無須處理廢物。物，無須處理廢物。離子液體是國際綠色化學(xué)化工的前沿和熱點。離子液體是國際綠色化學(xué)化工的前沿和熱點。離子液體為解決開發(fā)新型綠色工藝、實現(xiàn)傳統(tǒng)重離子液體為解決開發(fā)新型綠色工藝、實現(xiàn)傳統(tǒng)重污染、高能耗工業(yè)過程的升級換代，解決全球能污染、高能耗工業(yè)過程的升級換代，解決全球能源、資源、環(huán)境、材料等重大戰(zhàn)略性問題提供了源、資源、環(huán)境、材料等重大戰(zhàn)略性問題提供了新機(jī)遇。新

3、機(jī)遇?！笆覝厝埯}、有機(jī)熔鹽”1、1離子液體的定義和特點離子液體（Ionic Liquids, ILs）：指由有機(jī)陽陽離子和無機(jī)陰陰離子或有機(jī)陰陰離子構(gòu)構(gòu)成的、在室溫溫或室溫溫附近（一般指低于100）呈液體的鹽類鹽類，也稱稱室溫溫離子液體，有機(jī)離子液體。目前尚尚無統(tǒng)統(tǒng)一的名稱稱，國內(nèi)國內(nèi)外文獻(xiàn)獻(xiàn)大多簡稱簡稱離子液體。熔鹽鹽：通常指由無機(jī)陽陽離子和無機(jī)陰陰離子組組成的熔融體。最大特點是熔點高于100 。無機(jī)熔鹽：金屬陽離子和非金屬陰離子組成的熔無機(jī)熔鹽：金屬陽離子和非金屬陰離子組成的熔融體。融體。 能構(gòu)成熔鹽的陽離子能構(gòu)成熔鹽的陽離子8080余種余種 能構(gòu)成陰離子有能構(gòu)成陰離子有3030余種余種

4、無機(jī)熔鹽達(dá)無機(jī)熔鹽達(dá)24002400余種余種離子液體：從理論上將可達(dá)離子液體：從理論上將可達(dá)10101818種。種。離子液體的特點：（1）液態(tài)態(tài)范圍寬圍寬（300）；（2）陰陽陰陽離子間間的靜電靜電引力所致極極低的飽飽和蒸汽壓壓；（3）對對有機(jī)物，無機(jī)物和聚合物的特殊溶解性；（4）溶解性、熔點、密度、黏度以及酸性等物化性能的可調(diào)變調(diào)變性；（5）較寬較寬的電電化學(xué)學(xué)窗口、較較大的熱熱容性、良好的導(dǎo)電導(dǎo)電性、熱穩(wěn)熱穩(wěn)定性和優(yōu)優(yōu)良的不可燃性和抗氧氧化性。 通過對陰過對陰、陽陽離子的合理組組合和結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計，在較較大的范圍內(nèi)調(diào)變圍內(nèi)調(diào)變離子液體的物理化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)，因此離子液體被稱為稱為“綠綠色設(shè)計

5、設(shè)計者溶劑劑(Green designer solvents)”。1.2離子液體的分類和結(jié)構(gòu)大體上有機(jī)陽離子主要有四類：大體上有機(jī)陽離子主要有四類：咪唑陽離子（運用最廣泛），咪唑陽離子（運用最廣泛），吡啶離子；吡啶離子；季胺離子；季胺離子；季磷離子（熔點較高）。季磷離子（熔點較高）。圖圖1 1是幾種陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖。是幾種陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖。咪唑吡啶季胺季胺季磷季磷陰陰離子：無機(jī)陰陰離子：鹵鹵素離子Cl、Br、I； A1C14、BF4、PF6； 硫酸氫氫根離子 有機(jī)陽陽離子：乙酸根、CF3COO(三氟氟乙酸)、 CH3SO4、 (CF3 SO2 ) 2N（NTF2三氟氟磺酰亞胺酰亞胺） 1.

6、3離子液體的發(fā)展概況Paul WaldenPaul Walden (Latvian: Pauls Valdens; 18631957) 1914年，Paul Walden報報道了第一個個室溫溫離子液體硝酸乙基胺胺。容易爆炸。 第一代室溫溫離子液體：1948年美國專國專利公開開了用于電鍍領(lǐng)電鍍領(lǐng)域的乙基吡啶氯鋁吡啶氯鋁酸鹽鹽離子液體。 缺點：遇水容易分解 第二代離子液體：以BF4-、PF6-等離子為陰為陰離子的離子液體的合成。 美國國空軍研軍研究院Wilkes等人合成了由二烷烷基咪唑陽咪唑陽離子和上述陰陰離子構(gòu)構(gòu)成的對對水合空氣氣都穩(wěn)穩(wěn)定的室溫溫離子液體。 第三代室溫溫離子液體：功能化離子液體

7、如：酸性和堿堿性功能化離子液體、手性離子液體離子液體的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域：1、有機(jī)化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)：烷烷基化、胺胺化、酰?；Ⅴヵセ?、重排、聚合、室溫溫和常溫溫下的催化加氫氫、烯烴烯烴的環(huán)氧環(huán)氧化2、其他：溶劑劑萃取、物質(zhì)質(zhì)的分離和純純化、廢舊廢舊高分子化合物的回收、燃料電電池盒太陽陽能電電池、二氧氧化碳碳的清潔清潔高效捕集、核燃料和核廢廢料的分離與處與處理。二、離子液體在催化反應(yīng)中的運用2.12.1離子液體離子液體/ /有機(jī)兩相催化反應(yīng)有機(jī)兩相催化反應(yīng) 均相催化具有反應(yīng)條應(yīng)條件溫溫和、 催化活性高、選擇選擇性好等諸諸多優(yōu)優(yōu)點, 然而催化劑難劑難以分離回收等問題問題制約約了它它的工業(yè)應(yīng)業(yè)應(yīng)用。因此液液兩

8、兩相催化為為均相反應(yīng)應(yīng)催化劑劑的回收提供了新思路。例如：水/有機(jī)兩兩相催化丙烯氫烯氫甲酰?；铣啥∪┤┑某晒I(yè)應(yīng)業(yè)應(yīng)用是液液兩兩相催化研研究的一個歷個歷史性突破。 但是進(jìn)進(jìn)一步的研研究表明,水/有機(jī)兩兩相催化受底物水溶性的限制, 因為為水溶性極極小的物質(zhì)會質(zhì)會使發(fā)發(fā)生在水相的反應(yīng)應(yīng)速率受擴(kuò)擴(kuò)散控制而明顯顯下降。此外,水/有機(jī)兩兩相催化的適用范圍還圍還受到催化劑劑或配體對對水的敏感性等因素的制約約, 這這激起了人們對們對非水液/ 液兩兩相體系的興興趣。 離子液體/ 有機(jī)兩兩相催化已成為為液液兩兩相催化中最引人注意的研研究領(lǐng)領(lǐng)域之一。離子液體在兩相催化的示意圖原料催化劑+離子液體產(chǎn)物兩相氫甲?；?/p>

9、反應(yīng)（羰基化）兩相氫甲酰化反應(yīng)（羰基化） 水/有機(jī)兩兩相催化反應(yīng)應(yīng)只能用于C2C5烯烴烯烴，因更高C烯烴烯烴在水中溶解度小而不再適用早期的早期的研研究究沒沒有找到一有找到一種種配體使反配體使反應(yīng)應(yīng)同同時時具有高活性、高具有高活性、高選擇選擇性，性，且催化且催化劑劑完全固定在離子液體中完全固定在離子液體中損損失少。失少。戊戊烯烯加加氫氫甲甲酰?；煳煜┫┝姿崃姿釋W(xué)術(shù)學(xué)術(shù)界界對對配體配體進(jìn)進(jìn)行了系行了系統(tǒng)統(tǒng)的的優(yōu)優(yōu)化化設(shè)計設(shè)計。如。如3737號號配體，催化配體，催化劑沒劑沒有在有機(jī)相有在有機(jī)相檢測檢測到，到，經(jīng)過經(jīng)過7 7次循次循環(huán)環(huán)，催化，催化劑劑活性和活性和選擇選擇不受影不受影響響，

10、選擇選擇性性達(dá)達(dá)6565TOF【轉(zhuǎn)換頻轉(zhuǎn)換頻率TOF = 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的底物的物質(zhì)質(zhì)的量/ ( 催化劑劑物質(zhì)質(zhì)的量反應(yīng)時間應(yīng)時間)】兩相催化加氫反應(yīng)兩相催化加氫反應(yīng)戊戊烯烯戊戊烷烷2-2-戊戊烯烯 由上表可知在離子液體BMIMSbF6中1-戊烯烯加氫氫的轉(zhuǎn)換頻轉(zhuǎn)換頻率是在有機(jī)丙酮酮溶劑劑中的5倍且選擇選擇性好， 產(chǎn)產(chǎn)物是副產(chǎn)產(chǎn)物的六倍而在丙酮酮溶劑劑中只占了0.5倍。在離子液體中BMIMPF6的轉(zhuǎn)換頻轉(zhuǎn)換頻率明顯顯要比在BMIMSbF6的低，而在BMIMAlCl4則則更低了，因此選選擇擇合適的陰陰離子是很重要的，離子液體是可以設(shè)計設(shè)計的。在這個這個反應(yīng)應(yīng)中金屬屬催化劑劑只損損失了0.02%。兩相二聚

11、反應(yīng)兩相二聚反應(yīng)在發(fā)現(xiàn)氯鋁發(fā)現(xiàn)氯鋁酸鹽鹽離子液體能夠夠在液液兩兩相催化低聚反應(yīng)應(yīng)前，丙烯烯和丁烯烯二聚是使用Ni或Pd單單相催化 。因為為所有可以和烯烴烯烴建立起液液兩兩相的極極性分子溶劑劑都容易使鎳鎳活性中心失活。Ni（）催化劑劑固定在離子液體(微酸性BMIMCl-/AlCl3-/AlEtCl2（抑制高聚物產(chǎn)產(chǎn)生） (Et = ethyl)之中，作為為一種種新型的催化相，二聚物在催化相的溶解度很低，表現(xiàn)現(xiàn)出很高的催化活性、選擇選擇性，且分離簡簡便。反應(yīng)的圖示和兩相催化合成二聚烯烴工藝流程示意圖反應(yīng)的圖示和兩相催化合成二聚烯烴工藝流程示意圖辛辛烯烯廢堿 與之前已有的均相催化工藝相對比，在離子液

12、體固載與之前已有的均相催化工藝相對比，在離子液體固載NiNi（）催化條件下，催化條件下，NiNi（）和烷基鋁的消耗明顯大大減低，并提高了）和烷基鋁的消耗明顯大大減低，并提高了二聚的選擇性，產(chǎn)物和離子液體層可以通過簡單的傾析而分離，二聚的選擇性，產(chǎn)物和離子液體層可以通過簡單的傾析而分離，回收的離子液體催化劑溶液可以重復(fù)利用并且催化活性及選擇性回收的離子液體催化劑溶液可以重復(fù)利用并且催化活性及選擇性沒有明顯的變化。沒有明顯的變化。2.2支撐離子液體相催化劑SILP 由于離子液體有著非常低的蒸汽壓壓，可以通過過蒸餾餾的方法分離出產(chǎn)產(chǎn)品，回收離子液體催化劑劑。雖雖然離子液體的損損失非常少，但是蒸餾損餾

13、損失的能量也比較較大，因此可以運運用固體載載體來來固定離子液體，反應(yīng)應(yīng)完成之后只需要運運用過濾過濾的方法就可能回收固體離子液體催化劑劑，且可以重復(fù)復(fù)使用。 固體載載體固定離子液體催化劑劑是通過過多種種方法如物理吸附，形成共價鍵鍵等方法把離子液體固定在多孔的顆顆粒中。這種這種方法從從微觀觀上來講來講是屬屬于非均相催化，但是由于通過過金屬絡(luò)屬絡(luò)合物溶解在離子液體的支撐膜中，這種這種膜能夠夠提供穩(wěn)穩(wěn)定的，均勻勻的液體環(huán)環(huán)境，因此這種這種催化可以當(dāng)當(dāng)做均相催化。 反應(yīng)應(yīng)物擴(kuò)擴(kuò)散到孔內(nèi)內(nèi)，溶解在支撐離子液體相，與與離子液體表面膜上的金屬絡(luò)屬絡(luò)合物發(fā)發(fā)生催化反應(yīng)應(yīng)，反應(yīng)應(yīng)完成之后迅速的離開開表面膜。這層這

14、層表面膜非常的薄只有幾納納米因此反應(yīng)應(yīng)物在其中擴(kuò)擴(kuò)散速率不成問題問題。 SILP(SILP(支撐離子液體相支撐離子液體相) )最常最常運運用在反用在反應(yīng)應(yīng)物都是物都是以以氣態(tài)氣態(tài)形式形式與與SILPSILP接接觸觸的情的情況況 如果是液如果是液態(tài)態(tài)反反應(yīng)應(yīng)，由于交叉溶解、離子液體膜，由于交叉溶解、離子液體膜發(fā)發(fā)生機(jī)械化移生機(jī)械化移動動、催化、催化劑從劑從離子液膜泄漏到離子液膜泄漏到產(chǎn)產(chǎn)品物中的品物中的問題問題而使其而使其應(yīng)應(yīng)用受到限制。用受到限制。氫甲?；磻?yīng)氫甲?；磻?yīng) 在SILP的催化條條件下，表現(xiàn)現(xiàn)出了極極高的活性和選擇選擇性。生成的正丁醛達(dá)醛達(dá)到95%以上。三.離子液體在分離過程中的應(yīng)

15、用 在化學(xué)學(xué)工業(yè)業(yè)中，分離過過程起了一個個很大的作用，分離過過程占化工生產(chǎn)產(chǎn)60%-80%的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)支出。因為為化學(xué)學(xué)反應(yīng)沒應(yīng)沒有100%的選擇選擇性和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率。在分離過過程中像萃取、精餾餾、吸收、膜交換換和解吸都運運用了化工熱熱力學(xué)學(xué)的知識來識來分離不同的混合物來獲來獲得理想純凈純凈物。 在工業(yè)業(yè)上運運用最多的是精餾餾，利用蒸汽壓壓/逸度的不同來來分離混合物。但是當(dāng)當(dāng)混合物存在共沸或者分離因子趨趨于1時時，簡單簡單的精餾餾不能完成分離。 萃取、萃取精萃取、萃取精餾餾、吸收都要用到特殊溶、吸收都要用到特殊溶劑來劑來增大分離系增大分離系數(shù)數(shù)。 離子液體離子液體獨獨特的蒸汽特的蒸汽壓壓、可、可調(diào)調(diào)

16、的混合性的混合性和和獨獨特的溶解性使特的溶解性使它們它們在上面的分離在上面的分離過過程中得到程中得到運運用。用。3.1離子液體在萃取中的運用 由于離子液體的極極性是介于水和鹵鹵代烷烷之間間，且屬屬于可設(shè)計設(shè)計物質(zhì)質(zhì)。根據(jù)陰陰離子的改變變可改變它變它的極極性，（如BMIMCl ）親親水性物質(zhì)質(zhì)，它與它與非極極性物質(zhì)質(zhì)互不相溶。另外也有疏水性的離子液體（如BMIM(CF3SO2)2N）能和水相形成兩兩相系統(tǒng)統(tǒng)。 在運運用離子液體做萃取劑時劑時，必須清須清楚認(rèn)識認(rèn)識離子液體的 分配系數(shù)數(shù)和選擇選擇性，和有機(jī)溶劑劑相比較較，離子液體的粘度較較大，使萃取塔的水力學(xué)設(shè)計學(xué)設(shè)計大大不同。微量重金屬的脫除微量

17、重金屬的脫除 通過過萃取回收重金屬氧屬氧化物，傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法包括兩個過兩個過程，第一步是重金屬氧屬氧化物溶解在強(qiáng)酸水溶液中，第二步用有機(jī)溶劑劑萃取。為為了使萃取更有效，通常加入復(fù)雜復(fù)雜的萃取劑劑，使更多重金屬屬化合物進(jìn)進(jìn)入有機(jī)相。通常使用脂肪胺胺，聚醚醚和銨鹽銨鹽。 使用疏水性的離子液體可以把重金屬屬離子從從水相中萃取出來來。 為為了使離子液體萃取過過程更有效，離子液體的疏水性，PH值值，萃取劑劑的類類型以適當(dāng)當(dāng)?shù)姆绞焦餐l(fā)揮發(fā)揮作用。研研究表明利用下述的離子液體可以從從水中萃取出Hg2+，Cd2+ NockemannNockemann等人利用上述離子液體來來溶解很寬寬范圍圍的金屬氧屬氧化物，

18、如：氧氧化鋅鋅、氧氧化汞，氧氧化鎳鎳，氧氧化鈣鈣、氧氧化銅銅、氧氧化鈀鈀、氧氧化鉛鉛、氧氧化鎂鎂等等，然后用酸性溶液把這這些金屬氧屬氧化物從從離子液體中萃取出來來，離子液體又可以重新使用。全全氟氟磺磺酰亞胺酰亞胺質(zhì)質(zhì)子化三甲子化三甲胺胺乙乙內(nèi)酯內(nèi)酯 總總之利用離子液體萃取法去除重金屬屬離子這個領(lǐng)這個領(lǐng)域值值得研研究，但是在實際運實際運用在存在不少的難題難題，如（1）不加入有機(jī)萃取溶劑劑直接萃取的效率很低，引入功能基團(tuán)團(tuán)的離子液體還還需要進(jìn)進(jìn)一步合理的設(shè)計設(shè)計；（2）萃取后的金屬屬離子液體不能直接反萃取，必須須使用有機(jī)溶劑劑，而且萃取過過程離子液體很可能陰陰離子交換換，使得離子液體本身發(fā)發(fā)生改變

19、變。芳香族的分離芳香族的分離 將將芳香族化合物如芳香族化合物如苯苯、甲、甲苯苯、二甲、二甲苯從苯從他他們們相相對應(yīng)對應(yīng)的脂的脂肪族肪族烴烴中分離出中分離出來來是比是比較較困困難難，因，因為為他他們們的沸點比的沸點比較較相相似且存在共沸似且存在共沸現(xiàn)現(xiàn)象。象。 當(dāng)當(dāng)芳香族含量芳香族含量65%90%90%，用共沸精，用共沸精餾餾 常用的常用的極極性萃取性萃取劑劑有有N-N-甲基甲基吡啶烷酮吡啶烷酮、環(huán)環(huán)丁丁砜砜、乙二、乙二醇。醇。 但但傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法因精的方法因精餾餾和反萃取消耗大量的能量。和反萃取消耗大量的能量。 因此離子液體蒸汽因此離子液體蒸汽壓壓非常低，通非常低，通過簡單過簡單的的閃閃蒸或蒸

20、或氣氣提的方法回收利用，且很多離子液體提的方法回收利用，且很多離子液體顯顯示出很高的示出很高的選擇選擇性。性。 SeddonSeddon等人等人對對 環(huán)環(huán)己己烷烷/ /苯苯/EMIMNTf/EMIMNTf2 2 三元系三元系統(tǒng)統(tǒng)做了離子液體的萃取做了離子液體的萃取研研究，究，研研究表明離子液體做萃究表明離子液體做萃取取劑劑比比傳統(tǒng)傳統(tǒng)的方法更有效。的方法更有效。 在未在未來來離子液體的離子液體的發(fā)發(fā)展中展中會會有有應(yīng)應(yīng)用于離子液體的用于離子液體的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模型，能模型，能選擇選擇出更高效的和更高出更高效的和更高選擇選擇性的離子液性的離子液體。體。油品脫硫油品脫硫 目前煉廠脫煉廠脫硫系采用催化加氫

21、氫的方法。但是由于環(huán)環(huán)保的要求和原油品質(zhì)質(zhì)比較較差（如二苯并噻苯并噻吩（DBT），使加氫氫脫脫硫非常困難難 。 這這些難難反應(yīng)應(yīng)的化合物，加氫脫氫脫硫需要更苛刻的反應(yīng)條應(yīng)條件，如長長的反應(yīng)時間應(yīng)時間，很大的氫氣氫氣循環(huán)環(huán)量等，這這些問題問題刺激人們尋們尋求一種種可替代的脫脫硫方法。 Bosmann等人采用氯鋁氯鋁酸鹽為陰鹽為陰離子的離子液體用于柴油脫脫硫，在60的條條件下，經(jīng)過經(jīng)過5次萃取脫脫去80%的硫化合物。但是由于這個過這個過程本身具有的水解不穩(wěn)穩(wěn)定性，限制了它它的發(fā)發(fā)展。 后又開發(fā)開發(fā)了水解穩(wěn)穩(wěn)定的離子液體，但是通過過蒸餾餾回收離子液體不再合適，因為為硫化物和離子液體一樣樣具有很低的飽

22、飽和蒸汽壓壓。重新萃取的方法來來回收利用離子液體被證證明是有效的，但是這個這個方法需要相當(dāng)當(dāng)多額額外的再萃取劑劑。3.2離子液體在萃取精餾中的作用 當(dāng)當(dāng)分離混合物存在著相近的沸點或者存在共沸點分離混合物存在著相近的沸點或者存在共沸點, ,傳統(tǒng)傳統(tǒng)的精的精餾餾方法很方法很難難分離。因此需要加入溶分離。因此需要加入溶劑來劑來和其中一和其中一組組分分發(fā)發(fā)生相互作用。加入一生相互作用。加入一種揮發(fā)種揮發(fā)性的物性的物質(zhì)質(zhì)，就形成，就形成了了共沸精共沸精餾餾過過程。加入一程。加入一種種非非揮發(fā)揮發(fā)性的物性的物質(zhì)質(zhì)，就能形，就能形成成萃取精萃取精餾餾過過程。分離后溶程。分離后溶劑劑的回用和的回用和選擇選擇性

23、性對對整整個個過過程的程的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性有很大影性有很大影響響。 萃取精萃取精餾過餾過程加入程加入鹽鹽可以增加可以增加輕組輕組分的相分的相對揮發(fā)對揮發(fā)度，度，從從而降低溶而降低溶劑進(jìn)劑進(jìn)料比，也是一料比，也是一種種有效的方法，但是一有效的方法，但是一般的般的鹽類鹽類都都帶帶有腐有腐蝕蝕性，性，會對設(shè)備產(chǎn)會對設(shè)備產(chǎn)生腐生腐蝕蝕作用。作用。 采用離子液體作為選擇為選擇性夾帶劑夾帶劑有多種優(yōu)勢種優(yōu)勢。例如利用離子液體的可設(shè)計設(shè)計性來設(shè)計來設(shè)計出適合萃取某種種化合物的離子液體，和加鹽鹽萃取精餾餾法相比，離子液體具有不腐蝕蝕性，離子液體溶劑劑的回收利用不會會消化很多的能量。 BASF SE系統(tǒng)統(tǒng)，利用離子液

24、體萃取精餾餾能夠減夠減少37%的能耗，減減少22%的設(shè)備設(shè)備投入水和烴的分離水和烴的分離 乙醇和水分離乙醇和水分離過過程中加入程中加入EMIMBFEMIMBF4 4 離子液體，離子液體，和和傳統(tǒng)傳統(tǒng)的共沸精的共沸精餾餾相比能相比能夠減夠減少少25%25%的能耗。的能耗。ArltArlt等等人已人已經(jīng)發(fā)經(jīng)發(fā)明了模型的方法明了模型的方法來設(shè)計來設(shè)計出最適合，最有效出最適合，最有效的離子液體的離子液體運運用于萃取精用于萃取精餾餾。其他 芳香烴/脂肪烴的分離：利用OMIMNTf2離子液體作為夾帶劑為夾帶劑和傳統(tǒng)傳統(tǒng)的夾帶劑夾帶劑（NMP,DMF）相比選擇選擇性的范圍圍比較較廣和存在著更高的性能。因此運

25、運用離子液體作為夾帶劑來為夾帶劑來分離脂肪族和芳香族具有可行性。 烯烴/烷烴的分離：利用OMIMNTf2離子液體作為夾帶劑為夾帶劑和傳統(tǒng)傳統(tǒng)的夾帶劑夾帶劑（NMP），但目前比較較下不如NMP。 3.3.離子液體在吸收過程運用 離子液體對對H2，N2，O2，Ar，CO的溶解很低，但是對對CO2，NH3，SO2卻存在著很高的溶解性。但是選擇選擇性并并不是吸收可行性的唯一先決條決條件，吸收劑劑的回收費費用是吸收過過程的主要化費費，決決定了運運用物理吸附還還是化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)吸附。 離子液體作吸收劑時劑時，采用閃閃蒸或氣氣提法就可以回收利用。吸附劑劑的吸附量是決決定吸附劑劑的用量和吸附器的大小的條條件。

26、電廠電廠CO2CO2的吸收：的吸收：常用的吸收劑劑是單單乙醇胺胺（MEA），和甲基二乙醇胺胺（MDEA）。但是回收中會損會損失一部分的吸收劑劑，解吸的難難易程度也是個問題個問題。利用聚合的離子液體來來能夠夠有效的吸收CO2 氨氨基功能化咪唑咪唑離子液體與與30%乙醇胺胺水溶液性能相當(dāng)當(dāng)。4 離子液體在工業(yè)上的運用4.1 國外離子液體的工業(yè)運用烷氧烷氧基基苯苯基基膦膦BASIL離子液體除酸工藝BASIL離子液體除酸工藝 德德國國BASFBASF公司于公司于2002 2002 年成功年成功開發(fā)開發(fā)了制了制備烷氧備烷氧基基苯苯基基膦膦的的BASIL ( biphasic acid scavengin

27、g utilizing BASIL ( biphasic acid scavenging utilizing ionic liquids) ionic liquids) 工工藝藝。 傳統(tǒng)傳統(tǒng)的工的工藝藝加入三乙加入三乙胺胺中和中和HClHCl而固而固態(tài)胺態(tài)胺又又難難以和以和產(chǎn)產(chǎn)物分離，因此利用物分離，因此利用N-N-甲基甲基咪唑咪唑作作為為酸性物酸性物質(zhì)質(zhì)( HCl ) ( HCl ) 的捕的捕獲劑獲劑, , 得到熔點得到熔點為為75 75 的的 HMIm Cl ( HMIm Cl (氯氯化化1-1-甲基甲基咪唑鹽咪唑鹽離子液體離子液體, , 操作操作溫溫度下度下為為液體液體) . ) . 所

28、所產(chǎn)產(chǎn)生生的的這種這種離子液體同離子液體同產(chǎn)產(chǎn)物不混溶而分物不混溶而分層層, , 便于便于產(chǎn)產(chǎn)物的分物的分離離 將將生生產(chǎn)烷氧產(chǎn)烷氧基基苯苯基基膦膦提高了提高了8 8萬倍萬倍法國Difasol工藝 Difasol 是對原來無溶劑丁烯二聚工藝（Difasol X）進(jìn)行改進(jìn)，原工藝Difasol X 廣泛使用無溶劑條件下使用鎳基催化劑LNiCH2R9AlCl4 (L = PR3)。 改進(jìn)的工藝將原催化劑用離子液體BMIMAlCl4負(fù)載，可進(jìn)行兩相操作，在溫和條件下進(jìn)行丁烯二聚反應(yīng)（Difasolprocess）,極大地提高C8 烯烴的選擇性（90%95%），解決了原工藝中催化劑與產(chǎn)物分離困難問題。

29、Dimersol-Difasol聯(lián)聯(lián)合工藝藝流程圖圖Difasol工藝流程圖工工藝參數(shù)對藝參數(shù)對比比德國Degussa 的研發(fā) 離子液體中進(jìn)進(jìn)行氫氫化硅烷烷化工藝藝，通過過把催化劑劑溶解于離子液體實現(xiàn)實現(xiàn)一鍋鍋法合成雙雙相催化。硅硅氧烷氧烷4.2國內(nèi)離子液體的工業(yè)應(yīng)用 C4C4烯烴和異丁烷等烷基化反應(yīng)：烯烴和異丁烷等烷基化反應(yīng)： 中中國國石油大石油大學(xué)學(xué)重重質(zhì)質(zhì)油油國國家重點家重點實驗實驗室徐春明等人室徐春明等人開發(fā)開發(fā)的離子液體催化的離子液體催化異構(gòu)烷烴異構(gòu)烷烴和和烯烴烯烴烷烷基化工基化工藝藝先后先后完成小完成小試試到中到中試試放大放大研研究。采用究。采用氯鋁氯鋁酸離子液體。酸離子液體。H3

30、C CHCH3CH3+CH2=CH-CH2-CH3(1-丁烯）H3C CHCH3CH3+CH3-CH=CH-CH3(2-丁烯）CH3CHCHCHCH3CH3CH3CH3CH3CHCCH2CH3CH3CH3CH3CH3CHCH2CHCH3CH3CH3CH3（2，2，4-三甲基戊烷）（2，3，4-三甲基戊烷）（2，3，3-三甲基戊烷）異丁烷與異丁烯反應(yīng)生成RON為100的2，2，2，4-三甲基戊烷（即異辛烷）：H3C CHCH3CH3+ CH3-C=CH2CH3CH3CHCH2CHCH3CH3CH3CH3（2，2，4-三甲基戊烷）（異丁烯）離子液體催化C4烴烷基化中試流程圖離子液體法離子液體法潤潤

31、滑油滑油脫脫酸新技酸新技術(shù)術(shù) 中科院和中石化北京燕山分公司聯(lián)聯(lián)合攻關(guān)關(guān)的離子液體法潤潤滑油脫脫酸新技術(shù)術(shù)已經(jīng)經(jīng)建議進(jìn)議進(jìn)行工業(yè)業(yè)化運運用。 傳統(tǒng)傳統(tǒng)的潤潤滑油脫脫酸工藝藝主要采用堿堿洗和加氫氫法，前者后處處理難難，后者高溫溫高壓壓，條條件苛刻。而此工藝藝采用離子開關(guān)開關(guān)原理，利用咪唑類堿咪唑類堿性脫脫酸劑劑和環(huán)烷環(huán)烷酸反應(yīng)應(yīng)，生成于原油極極性差異異大，易于分離的離子液體，脫脫除環(huán)烷環(huán)烷酸。胺類質(zhì)子酸離子液體生產(chǎn)肉桂酸的清潔工藝胺類質(zhì)子酸離子液體生產(chǎn)肉桂酸的清潔工藝 浙江大學(xué)李浩然等人研究開發(fā)了作為溶劑和催化劑的胺型質(zhì)子酸離子液體生產(chǎn)肉桂酸的清潔工藝離子液體催化劑合成三聚甲醛新技術(shù)離子液體催化劑

32、合成三聚甲醛新技術(shù) 中科院蘭化所中科院蘭化所研發(fā)，國際上首次使用離子液體催化合成三聚甲醛工業(yè)化試驗，并取得成功。采用了清潔工藝代替了嚴(yán)重的硫酸工藝。離子液體催化乙二醇節(jié)能工藝離子液體催化乙二醇節(jié)能工藝 中科院過程研究所開發(fā)了離子液體催化乙二醇節(jié)能工藝，相對于傳統(tǒng)的工藝，新工藝選擇性高、性能穩(wěn)定、能耗低。六.離子液體運用遇到的難題 毫無疑問問離子液體存在獨獨特的性質(zhì)質(zhì)，能夠為現(xiàn)夠為現(xiàn)在化工工業(yè)業(yè)上存在的一些問題問題提供新的思路和解決決的方法。 但是所報報道的的一些文章也大部分都只是存在概概念研研究過過程中，因此缺少足量的數(shù)數(shù)據(jù)來來判定所運運用的離子液體是否能夠夠取得足夠夠的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益。離子液體

33、要在工業(yè)業(yè)上運運用只有建立在有充足的數(shù)數(shù)據(jù)條條件下（如回收利用率，再生效率，消耗程度，可重復(fù)復(fù)使用的次數(shù)數(shù)）。 除了對對離子液體在催化反應(yīng)應(yīng)，物質(zhì)質(zhì)分離研研究之外，對對離子液體的動動力學(xué)學(xué)，熱熱力學(xué)研學(xué)研究必不可少，缺少這這方面的研研究必然使離子液體無法在工業(yè)業(yè)上的運運用。 總總而言之，優(yōu)優(yōu)化離子液體的分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、研研究離子液體的物理化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)和工程數(shù)數(shù)據(jù)、完善理論預(yù)測論預(yù)測方法、對對離子液體發(fā)發(fā)展過過程的專專注，這這些方面都能促使離子液體在工業(yè)業(yè)上的盡盡快運運用。七.當(dāng)前和未來離子液體的研究重點 7.1 離子液體的物理化學(xué)學(xué)性質(zhì)數(shù)質(zhì)數(shù)據(jù)及數(shù)數(shù)據(jù)庫庫的建立和完善。離子液體的基礎(chǔ)數(shù)礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺

34、乏已成為為其理論論和應(yīng)應(yīng)用研研究的主要障礙之一。 7.2 離子液體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)質(zhì)關(guān)系及分子的設(shè)計設(shè)計。離子液體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)質(zhì)關(guān)系是離子液體功能化設(shè)計設(shè)計的必由之路。 7.3 功能化離子液體的合成及規(guī)規(guī)?；苽鋫洹ｋx子液體的合成離子液體基礎(chǔ)研礎(chǔ)研究和工業(yè)業(yè)化應(yīng)應(yīng)用的重要保障。 7.4 基于離子液體的高效、清潔清潔、節(jié)節(jié)能的新工藝藝及其新過過程。離子液體作為為一類類新型的溶劑劑、介質(zhì)質(zhì)、催化劑劑及軟軟材料，為研為研究開發(fā)開發(fā)高效、清潔清潔、節(jié)節(jié)能的新工藝帶來藝帶來了新的機(jī)遇，同時時也提出了新的挑戰(zhàn)戰(zhàn)。 7.5 離子液體的環(huán)環(huán)境影響響的評評價，循環(huán)環(huán)利用及系統(tǒng)統(tǒng)的集成。從從目前合成的離子

35、液體，其通性可歸納歸納如下:（1）熔點一般低于室溫溫 ，沸點較較高 ，呈液態(tài)態(tài)的溫溫度區(qū)間較區(qū)間較大，可達(dá)達(dá)300 ，寬寬的溫溫度區(qū)間區(qū)間使動動力學(xué)學(xué)的控制在較較大程度上成為為可能。（2）溶解范圍圍廣 ，對許對許多無機(jī)、有機(jī)、有機(jī)金屬屬、 高分子材料等都有較較好的溶解性能，并并且不同的離子液體因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同與與不同的溶劑劑相溶性存在明顯顯差異異 ，這為選擇這為選擇適應(yīng)應(yīng)不同體系的離子液體提供了可能。（3）沒沒有顯顯著的蒸汽壓壓 ,可用于高真真空體系。（4）粘度比一般的有機(jī)溶劑劑或水高12個數(shù)個數(shù)量級級 ,但仍具有良好的流動動性。（5）離子液體的密度與陰與陰離子、 陽陽離子和雜質(zhì)雜質(zhì)有很大關(guān)關(guān)系 ，一般為為 111116 g/ cm3(6)作為為一種綠種綠色環(huán)環(huán)保溶劑劑 ,具有環(huán)環(huán)境安全性 ,選擇咪唑單選擇咪唑單元的離子液體可減減少環(huán)環(huán)