方案详情
摘要：
利用离子液体(ILs)为基础的方法进行液-液萃取(LLE)以去除废水中诸如全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)等全氟烷基化学品(PFACs)，是一种重要的策略。然而，由于缺乏物理化学和液-液萃取方面的数据，限制了选择最适合用于萃取PFACs的离子液体。在这项工作中，使用COSMOtherm系统对1763种用于从水中萃取PFACs的离子液体进行了系统筛选，以估算PFOA和PFOS在水和离子液体中的无限稀释活度系数(ln γ∞)。为了评估COSMOtherm的准确性，选择了8种具有不同ln γ∞ 值的离子液体，并通过实验测量了它们的萃取效率(E)和分配系数(Dexp)。结果表明，预测的ln γ∞随着PFOA或PFOS的实验萃取效率的增加而降低，而预测的分配系数(Dpre)的趋势与实验结果(Dexp)一致。这项工作为从废水中萃取PFACs选择离子液体提供了有效的依据。
引言：
全氟烷基化合物是一类化学性质稳定的化合物，其稳定性源于牢固的碳-氟键。因此，它们在环境中能够长期存在，从而导致生物累积，并对生态系统和人类健康造成不良影响。
本研究的目的是开发一种用于筛选潜在离子液体(ILs)以从废水中提取全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)的方法。我们使用了COSMO-RS来测定1763种离子液体的ln γ∞值，这些离子液体包含41种阳离子(包括8种咪唑啉、吡啶、吗啉、吡咯里啶、胆碱、胺、铵、磷酸铵和43种具有不同氢键碱性、亲水/疏水特性的阴离子等)。该分析的主要目标是利用COSMO-RS来筛选适用于PFOA和PFOS的液-液萃取(LLE)的离子液体。为了验证筛选方法，我们将COSMOtherm预测的具有不同ln γ∞值的少量离子液体的性质与实验结果进行了比较。
计算细节：
使用COSMOtherm软件(版本19.0.4,版本号5528,所采用参数为 BP_TZVP_19，COSMOlogic(德国勒夫库森))进行了 COSMO-RS计算，采用了所报告的标准方法。
结果与讨论：
使用COSMOtherm软件（版本19.0.4，版本号5528，所采用参数为 BP_TZVP_19,COSMOlogic(德国勒夫库森)）进行了COSMO-RS计算，采用了所报告的标准方法。
在选择离子液体时，出于实际考虑，应将系统中的所有三种化合物(即全氟辛酸(PFOA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)以及水)都纳入考量范围。因此，我们利用COSMO-RS方法进一步预测了离子液体中水、PFOA和PFOS的ln γ∞值，并将结果展示在图2a-c中。
从表2可知，离子液体的扩散系数(D_exp)比纯辛醇的扩散系数高出5倍，这表明离子液体是更优的萃取剂。在图3中，COSMO-RS模型预测的ln D*pre与实验数据ln D_exp进行了比较，可以看出，对于PFOA和PFOS,ln D_exp 与ln D*pre之间的相关系数分别为0.90和0.95，这表明ln D_exp和ln D*pre是线性相关的，这与理论公式(3)相符。
为了更深入地理解D∗前期阶段和D晚期阶段，我们随后对σ值曲线进行了分析，如图4a所示。
如图4b所示，[Tf2N]-和[BF4]的峰值比[PF6]-的峰值更偏正。因此，[PF 6]-的萃取效率低于其他两种离子液体。值得注意的是，由于范德华力起主导作用，非极性区域中σ-分布面积较大的阳离子有利于萃取。结果表明，在其他三种阳离子型离子液体中，含有[N8881]+阳离子的离子液体的萃取效率最高。
总结：
在本研究中，采用了COSMO-RS方法来筛选潜在的离子液体(ILs)，以从水溶液中提取全氟辛酸(PFOA)和/或全氟辛醇(PFOS)。根据基于无限稀释活度系数(γ∞)计算得出的筛选结果，同时具有阴离子和阳离子中氢键接受体的离子液体更适合作为萃取剂。选择了具有[N8881]+阳离子、[Tf2N]−阴离子、[BF4]−阴离子和[PF6]−阴离子的八种离子液体用于提取PFOA和PFOS。萃取性能表明，具有[N8881]+阳离子的离子液体在萃取效果方面表现最佳，顺序为[N8881][Tf2N]>[N8881][BF4]>[N8881][PF6]。对σ-图的进一步分析表明，范德华力在PFOS和PFOA的萃取过程中起着关键作用，其次是失配和氢键相互作用。总之，这项工作提供了一种快速且可靠的筛选潜在离子液体的方法，用于从废水提取PFACs，为使用离子液体处理持久性有机污染物(POPs)提供了一种有前景的替代方法。
文章详情：https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.08.0251001-0742
北京泰科博思科技有限公司是COSMOLOGIC官方指定代理商，有关软件详情或者技术支持请咨询北京泰科。
电话：010-64951848
邮箱：sales@tech-box.com.cn
北京泰科为广大学习分子模拟科研人员提供了交流讨论平台，泰科建立了Turbomole交流群，群里有专业老师解答问题，如有兴趣一起交流，欢迎来电/邮申请入群，作者期待您的参与！
北京泰科涉及行业
材料研发
基于BIOVIA Materials Studio材料设计平台，提供涉及电池、航空航天、国防军工、建筑、涂料涂层等多领域材料研发软件及综合解决方案。
药物研发
针对药物设计、药物研发等提供基于Discovery Studio、COSMOLOGIC等软件的ADME、构象比对、溶剂筛选、结晶、成盐、共晶筛选、稳定性、溶解度pKa、分配系数等性质的模拟预测软件及方案。
化工设计
面向精细化工、新能源、石油化工等领域提供精馏萃取催化剂设计、热力学性质（溶解度、粘度等）、提纯表面处理吸附等性质模拟软件平台及解决方案。
数据挖掘
基于Pipeline Pilot提供数据搜集、数据清洗、特征工程、机器学习、流程设计等多种数据挖掘综合解决方案。
一体化实验室
• 实验室信息管理
• 电子实验记录本/SOP执行
• 试剂耗材管理
• 仪器管理
• 数据管理
部分产品
量化材料类
• Crystal：固体化学和物理性质计算软件
• Diamond：晶体结构数据可视化分析
• Endeavour：强大的求解晶体结构的软件
• Molpro：高精度量化软件
• Molcas：多参考态量软件
• Turbomole：快速稳定量化软件
• TeraChem：GPU上运行的量化计算软件
• Spartan：分子计算建模软件
数据分析类
• GelComparll：凝胶电泳图谱分析软件
• SimaPro：生命周期评估软件
• Unscrambler：完整多变量数据分析和实验设计软件
• CSDS：剑桥晶体结构数据库
• lCDD：国际衍射数据中心数据库
• ICSD：无机晶体结构数据库
• Pearson’s CD：晶体数据库
公司简介
北京泰科博思科技有限公司（Beijing Tech-Box S&T Co. Ltd.）成立于2007年，是国内领先的分子模拟及虚拟仿真综合解决方案提供商。
北京泰科博思科技有限公司与国际领先的模拟软件厂商、开发团队深入合作，为高校、科研院所和企业在材料、化工、药物、生命科学、环境、人工智能及数据挖掘、虚拟仿真教学等领域提供专业的整体解决方案。用户根据需要在我们的平台上高效的进行各种模拟实验，指导实际的生产设计。
北京泰科博思科技有限公司拥有一支一流的技术服务团队和资深的专家咨询团队，以客户真正需求出发，服务客户，为客户创造价值。我们秉承“职业、敬业、担当、拼搏、合作”的企业精神，致力于用国际领先的软件产品和专业全面的技术支持服务，成为客户可信赖的合作伙伴。
相关产品
联系方式
公司地址：北京市朝阳区安慧里四区15号
中国五矿大厦419室
电话：010-64951848
传真：010-58603969
销售部：sales@tech-box.com.cn
泰科博思二维码
