©北京泰科博思科技有限公司   /   京ICP备09107432号-1   /   网站建设:中企动力 北京

解决方案

Solution

>
>
>
【COSMOlogic应用实例】酯功能化咪唑离子液体对模型燃油的萃取脱硫
产品名称

【COSMOlogic应用实例】酯功能化咪唑离子液体对模型燃油的萃取脱硫

所属分类
产品中心
联系我们
相关资料
方案详情
行业
性质
热力学性质(溶解度、粘度等)
分类
COSMOlogic

摘要:

这项工作合成了一系列具有不同烷基链长度的酯基功能化咪唑离子液体,并对其进行了表征。选择双氰胺作为这一系列偶联物的阴离子。采用核磁共振(1H、13C)和元素分析对其结构进行了鉴定。热分析(TGA)表明合成的ILs在180℃下具有良好的热稳定性。利用COSMO-RS对其进行筛选,进一步研究其σ表面、σ势和σ-profile,从而更好地了解其与硫化合物相互作用的性质。研究了合成的盲液在温度、时间、质量比(盲液:模型油)等条件下从模型油中提取二苯并噻吩(DBT)的影响。对含有DBT的模型油在正十二烷中的萃取脱硫结果表明,烷基长度为6个碳原子的酯官能化ILs, [C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]是最有希望的候选化合物。在25℃的条件下,在质量比(ILs:模型油)为2:1的条件下,15min内提取了80%以上的DBT,单级提取效率很高,表明酯基的ILs是在较短提取周期内去除DBT的理想候选物质。具有良好的可重复使用性,可重复使用10次,提取效率高。评估了盲液的毒性,以评估其对环境和生物的影响。微生物毒性研究表明,盲生实际上是无害的。

 

引言:

众所周知,燃料油中的高硫含量会导致严重的环境问题,并对燃料本身的性能产生不利影响。燃料油中的硫杂质如噻吩(TS)、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)及其衍生物在燃烧过程中释放二氧化硫(SOx),进而导致严重的环境问题,如水污染、酸雨和臭氧层损耗。美国环境保护署批准的SOx排放标准(柴油为15ppm,汽油为33ppm)和欧盟批准的SOx排放标准(柴油和汽油均为10ppm)进一步给燃料油的脱硫带来了巨大的挑战。

 

本研究的重点是填补目前利用环境友好型萃取剂脱硫工艺存在的空白,提高单级萃取效率和萃取时间。据我们所知,还没有研究酯官能化的ILs用于脱硫过程。选择酯官能化的ILs是基于这样的假设:酯基中氧原子的存在有利于与硫化合物更好的相互作用(n-π相互作用,h键)。此外,有报道称,与含简单烷基链的ILs相比,酯官能团的存在提高了其生物降解性,降低了毒性。双氰胺阴离子型盲液的毒性较三氟酸盐或硫氰酸盐类似物低。此外,双氰胺阴离子基ILs在萃取脱硫过程中也比其他阴离子表现出了优异的萃取效率。本文报道了不同烷基链长度的酯功能化咪唑双氰胺树脂萃取脱硫模型油的广泛研究。

 

方法:

使用TURBOMOLE 6.1程序包78,利用BP泛函B88-p86和三重ξ价极化基集(TZVP)和单位标准分辨率(RI)近似生成和优化了所有稳定结构。采用COSMO-RS对提取DBT的盲液进行筛选。使用COSMOTHERM进行BP_TZVP_C30_1301参数化的容量计算。

 

结果与讨论:

所研究的所有ILs的单级萃取脱硫效率(%)如图2所示。

所有研究的sigma profile如图3所示。DBT峰的sigma剖面(红色虚线)位于非极区,与本实验中所有研究的盲降一起。非极性的增加促进了DBT的提取,这与图2的结果完全一致。在图3中,氢键受体区的驼峰显示了硫化合物的杂原子与IL阳离子[54]之间可能形成氢键。为了进一步优化硫萃取能力,根据[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]较其他ILs体系的硫萃取能力最高,选择了[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]。

图4描述了在6个不同温度区间(25、30、45、60、75和90℃)下,温度对[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]除硫效率的影响。可以观察到,在25℃时,[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]的除硫效率最高(61.7%),温度再升高对[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]的除硫效率无影响。

在6个不同的时间间隔内考察了[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]除硫效率的影响,如图5所示。随着萃取时间从0.25 h增加到4 h,脱硫效率增加,但当萃取时间进一步增加到6 h时,脱硫效率降低。

当质量比增加到4:1(78.7%)和6:1(78.6%)时,提取效率略有下降。另一方面,值得注意的是DBT的KN值对模型油与ILs的质量比很敏感。当质量比为0.5:1时,KN值最低(0.49),当质量比为2:1时,KN值增加到0.72(图6)。

图7清楚地显示了ILs的硫萃取能力略有下降(<10%)直到第10个周期(80%)。换句话说,该ILs可重复使用多达10次,提取效率超过80%。

总结:

本研究合成了具有不同烷基间隔长度的酯基功能化咪唑络合物。 本研究选择双氰胺作为研究的阴离子。其中[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]在25℃条件下,当质量比(ILs:模型油)为2:1时,在15min内DBT的提取率达到80%以上,是最有潜力的ILs。当质量比为2:1时,DBT的KN值最高,这也说明需要大剂量的ILs才能获得最佳的脱硫效率。COSMO-RS预测工具很好地解释了[C2COOCH3ImC6H13][N (CN)2]对DBT的有效去除,其中在ILs的阳离子核心中由于长烷基链、芳香族环和酯官能团的存在而导致的非极性区域的存在,有助于提高提取效率。 生态毒性实验结果表明,盲液[C2COOCH3ImC6H13][N(CN)2]对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌具有实际的无害作用。 在设计的IL的阳离子核上加入酯基,显著降低了IL穿透细菌脂膜双分子层的能力,从而降低了毒性。 

 

文章详情:

http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2017.08.050

 

北京泰科博思科技有限公司是COSMOtherm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COSMOtherm 和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。 

未找到相应参数组,请于后台属性模板中添加
暂未实现,敬请期待
暂未实现,敬请期待

更多解决方案

——

【Materials Studio应用实例】超级铁精矿与洁净钢基料绿色制备技术
【Materials Studio应用实例】超级铁精矿与洁净钢基料绿色制备技术
Materials Studio
【Materials Studio应用实例】胆碱氨基酸离子液体作为酸性介质中低碳钢的绿色缓蚀剂
【Materials Studio应用实例】胆碱氨基酸离子液体作为酸性介质中低碳钢的绿色缓蚀剂
Materials Studio
【Materials Studio应用实例】探索新型环保型杂环化合物在模拟油井酸化环境中为N80钢建立高效防腐的可行性
【Materials Studio应用实例】探索新型环保型杂环化合物在模拟油井酸化环境中为N80钢建立高效防腐的可行性
COSMOLOGIC
【COSMOlogic 应用实例】可回收含氟金纳米颗粒在1-辛烯双相氧化中的催化作用
【COSMOlogic 应用实例】可回收含氟金纳米颗粒在1-辛烯双相氧化中的催化作用
COSMOLOGIC
利用BIOVIA Pipeline Pilot进行生物制药研究
利用BIOVIA Pipeline Pilot进行生物制药研究
Pipeline Pilot
【Materials Studio应用实例】从提高浮选泡沫性能的角度探讨阳离子/阴离子混合捕收剂对锂云石浮选的协同作用机理
【Materials Studio应用实例】从提高浮选泡沫性能的角度探讨阳离子/阴离子混合捕收剂对锂云石浮选的协同作用机理
BIOVIA Materials Studio