银盐低共熔萃取剂的制备及在长链烯烃/烷烃分离中的应用

doi:10.7503/cjcu20240100

高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (7): 20240100.doi: 10.7503/cjcu20240100

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银盐低共熔萃取剂的制备及在长链烯烃/烷烃分离中的应用

狄亚明¹, 刘世卿¹, 周海强¹, 余韦鹏¹, 米普科¹(), 牟玉强², 王力博²

^1.华东理工大学材料科学与工程学院, 上海先进聚合物材料重点实验室, 上海 200237
^2.中国石油天然气股份有限公司大庆化工研究中心, 大庆 163714

收稿日期:2024-02-29 出版日期:2024-07-10 发布日期:2024-04-30
通讯作者: 米普科 E-mail:pkmi@ ecust.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2017YFB0306701)

Preparation of Silver-based Deep Eutectic Solvents and Their Application in Separation of Long-chain Olefins/Alkanes

DI Yaming¹, LIU Shiqing¹, ZHOU Haiqiang¹, YU Weipeng¹, MI Puke¹(), MU Yuqiang², WANG Libo²

^1.Shanghai Key Laboratory of Advanced Polymeric Materials，School of Materials Science and Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China
^2.Daging Petrochemical Research Center，PetroChina Company Limited，Daqing 163714，China

Received:2024-02-29 Online:2024-07-10 Published:2024-04-30
Contact: MI Puke E-mail:pkmi@ ecust.edu.cn
Supported by:
the National Key Research and Development Program of China(2017YFB0306701)

摘要/Abstract

摘要：

低共熔溶剂(DES)具有制备简单、价格低廉和毒性低等优点, 已广泛应用于共沸物的分离, 但在分离长链α-烯烃方面的应用鲜有报道. 利用银离子与烯烃双键的络合作用可实现烯烃/烷烃的有效分离. 本文以3种常见银盐为氢键受体(HBA), 3种酰胺有机物和丙三醇为氢键供体(HBD), 合成了6种银盐低共熔溶剂 (Ag-DES), 并应用于长链α-烯烃(C₈和C₁₀)的分离, 研究了萃取温度和银离子浓度对α-烯烃分离效果的影响. 采用红外光谱分析、量子化学几何构型优化及静电势分析对Ag-DES进行了表征. 气相色谱-质谱联用(GC-MS)测试结果表明, 大部分DES可有效分离烯烃, 对1-辛烯的选择性为5.86~31.40, 对1-癸烯的选择性为4.78~15.81. 实验结果表明, 银盐的晶格能越低且Ag-DES中银离子与羰基络合程度越弱, 越有利于银离子络合烯烃, Ag-DES分离烯烃的效果越好. 同时, 烯烃链越长, 其双键性越弱, 分离效果越差.

关键词: 烯烃分离, 低共熔溶剂, 络合萃取

Abstract:

Deep eutectic solvents（DESs） have the advantages of simple preparation， low price， and low toxicity. They have been widely used in azeotrope separation， but are rarely used in the separation of long-chain α-olefins. Based on the complexation of silver ions and olefin double bonds， effective separation of olefins/alkanes can be achieved. In this paper， six silver-based DESs（Ag-DESs） are synthesized with three common metal silver salts as hydrogen bond acceptors（HBA）， three amide organic compounds and glycerol as hydrogen bond donors（HBD）， and are applied to the separation of long-chain α-olefins（C₈， C₁₀）. The effects of extraction temperature and silver ion concentration on the separation effect of α-olefins are explored. The Ag-DESs are characterized through infrared spectral analysis， quantum chemical geometry configuration optimization and electrostatic potential analysis. The results of gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） characterization show that most DESs act as an extractant that can effectively separate olefins and are selective for olefins. The selectivity to 1-octene ranges from 5.86 to 31.40， and the selectivity to 1-decene ranges from 4.78 to 15.81. The results show that the low lattice energy of silver salt and the weak complexation degree of silver ion and carbonyl group are conducive to the complexation of silver ion to olefin， so it can be more efficient to separate olefin. The separation effect is also related to the chain length of the olefin， the longer the chain length is， the weaker the double bond of the olefin and the worse the separation effect will be.

Key words: Olefin separation, Deep eutectic solvent, Complex extraction

中图分类号:

O614

TrendMD:

狄亚明, 刘世卿, 周海强, 余韦鹏, 米普科, 牟玉强, 王力博. 银盐低共熔萃取剂的制备及在长链烯烃/烷烃分离中的应用. 高等学校化学学报, 2024, 45(7): 20240100.

DI Yaming, LIU Shiqing, ZHOU Haiqiang, YU Weipeng, MI Puke, MU Yuqiang, WANG Libo. Preparation of Silver-based Deep Eutectic Solvents and Their Application in Separation of Long-chain Olefins/Alkanes. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(7): 20240100.

图/表 8

Fig.1 Influence of HBA on decene distribution coefficient and selectivity

Fig.2 Influence of HBD on decene distribution coefficient and selectivity

Fig.3 Influence of extraction temperature on the distribution coefficient(A, B) and selectivity(C) of long⁃chain α⁃olefinsExperiment conditions: t=-5—45 ℃, n(Ag+)∶n(1⁃Octene)=1∶1.0； n(Ag+)∶n(1⁃Decene)=1∶0.8, n(Ags)=0.02 mol, n(Ags)∶n(NMB)=1∶2, n(olefin)∶n(alkane)=1∶1.

Fig.4 Influence of molar ratio of silver ion to olefin on the distribution coefficient(A, B) and selectivity(C) of long⁃chain α⁃olefinExperiment conditions： t=15 ℃， n（Ag+）∶n（olefin）=1∶0.6—1∶1.5， n（Ags）=0.02 mol， n（Ags）∶n（NMB）=1∶2， n（olefin）∶n（alkane）=1∶1.

Fig.5 Thermogravimetric curve of Ags⁃NMB⁃DES extractant in nitrogen atmosphere at 10 ℃/min

Fig.6 Infrared spectra of Ags and HBD amide before and after forming Ags⁃HBD⁃DES

Fig.7 The optimal configuration of each molecule at the M062X/def2tzvp level（A） Ags；（B） acetamide；（C） Ags-Aa-DES；（D） NMF；（E） Ags-NMF-DES；（F） NMB；（G） Ags-NMB-DES.

Fig.8 Electrostatic potential of each molecule at M062X/def2tzvp level（A） Ags；（B） acetamide；（C） Ags-Aa-DES；（D） NMF；（E） Ags-NMF-DES；（F） NMB；（G） Ags-NMB-DES.

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银盐低共熔萃取剂的制备及在长链烯烃/烷烃分离中的应用

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