离子液体吸收我国工业中排放的氯代烃有毒废气的实验和理论研究

研制治理含氯有机废气(氯代VOCs)的新技术是国内外工业界迫在眉睫的重大科技问题。离子液体吸收法可望在消除污染物的同时回收其中有用组分。为此，本项目拟系统测定离子液体中氯代VOCs的无限稀释活度系数、建立预选适宜离子液体吸收剂的理论预测模型并预选离子液体。然后系统研究不同温度和压力下(离子液体+氯代烃VOCs)体系的相平衡数据及理论预测模型；测定其熔点-组成曲线及红外和紫外/可见光谱、获取组分间相互作用的详细信息；测定氯代VOCs的吸收和解析动力学数据、评估过程的动力学参数、并确定吸收剂的再生方法；在此基础上研制我国氯代VOCs的离子液体吸收剂。研究成果可填补文献中这类体系的热力学和动力学实验数据、相互作用特征、及理论预测模型的空白，直接推动有关研究进展；而研制的离子液体吸收剂可望在解决我国氯碱化工和制药工业的毒害有机废气污染的同时回收氯代VOCs，具有重要的经济和环境效益及科学意义。

本项目的主要研究成果包括：合成了一系列新型离子液体并进行了表征。系统测定了其物性数据随温度的变化（包括密度，粘度，电导率等）。利用先进的热性质测定装置系统测定了不同温度下典型离子液体的比热，玻璃体温度和热稳定性；测定了混合体系的熔点组成曲线，比热数据，玻璃体温度和分解温度。首次建立了利用冷冻蚀刻电镜测定离子液体纳米结构的方法，并测定了部分典型离子液体的纳米结构及其粒径大小。系统研究了混合体系的红外和紫外/可见光谱，核磁及拉曼光谱，获取了组分间相互作用的重要信息。深入系统地分析了影响气体在离子液体中溶解度数据精度的各种因素，明确了决定实验精度的因素。研究了不同温度和压力下(离子液体+氯代烃)体系的相平衡；分别测定了液态和气态氯代烃在离子液体中吸收和解析的动力学数据并研究了吸收剂的再生方法；研制了氯代烃毒害气体的离子液体吸收剂。理论方面，系统分析了所测定的（气体+离子液体）体系的构象平衡、气体分子与阴阳离子相互作用的实验信息和理论计算结果、及本项目所测的及文献中报道的离子液体纳米结构与离子液体对气体溶解性的对应关系，在此基础上提出了气体在离子液体中溶解新机理，建立了(气体+离子液体)体系相平衡的定标粒子理论。然后通过理论分析和计算解决了文献中的诸多争议问题，提出了一系列创新性理论方程，主要包括：揭示了导致不同文献报道的溶解度数据差别较大的原因及定量估算各因素影响程度的方程；提出理论方程并据此确定了不同气体的溶解度随温度和压力变化呈现不同规律的内在原因。揭示了决定气体物理性溶解的作用力特征；提出了决定离子液体对气体溶解能力的阴、阳离子的结构特征；提出了调控气体溶解度的离子液体结构设计原则。这些关键科学问题的解决为充分发挥离子液体在气体分离和储存领域的构效关系奠定了理论基础。.在Chem. Soc. Rev., Ind. Eng. Chem. Res., J. Phys. Chem. B等期刊上发表和录用了学术论文21篇，还有2篇国际论文正在评审、2篇国际论文即将投稿；有2项发明专利正在申请。