©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】离子液体从水溶液中分离异烟酸:COSMO-RS筛选和平衡研究
产品名称

【COSMOlogic 应用实例】离子液体从水溶液中分离异烟酸:COSMO-RS筛选和平衡研究

所属分类
产品中心
联系我们
相关资料
方案详情
行业
性质
催化性能及设计
分类
COSMOlogic

摘要:

研究了离子液体作为绿色溶剂从水溶液中分离异烟酸(iNA)的方法。COSMO-RS研究发现,1-丁基-3-甲基-咪唑六氟磷酸[Bmim][PF6]是一种高效的离子液体,可用于从水溶液中提取iNA。不同参数的影响,如在浓度(0.005-0.04mkmol−3)、有机水相比例(1:6,1:9&1:12)、温度(293-318±1K)评估,和最大提取,获得97%。还进行了理论研究,以确定萃取过程的平衡参数(平衡常数和化学计量)和热力学参数[(ΔH)和(ΔS)]。结果表明,酸与IL通过氢键形成1:1的络合物。

 

引言:

近年来,从工业角度来看,利用硝化酶生产异烟酸(iNA)的生物技术越来越重要,因为它可以有效地从发酵液/其他水溶液中回收。

 

本研究基于COSMO-RS理论,利用COSMOtherm软件对疏水离子液体作为绿色溶剂从水溶液中提取iNA酸进行了初步研究。进一步利用已研究好的IL阴离子与咪唑基阳离子[Bmim][PF6],在有机水相比、酸浓度、萃取温度等参数变化的条件下,对水溶液中iNA的萃取进行了实验研究。最后,研究了以十二烷为稀释剂的离子液体回收铟的最有效方法。

 

计算细节:

COSMO-RS法用于液/液混合萃取。它是基于量子化学(类导体筛选模型)发现而制定的统计热力学,用于确定热力学平衡的预测方法。COSMO-RS模型或筛选模型使用其平衡数据来比较真实溶剂,以研究不同溶剂体系对不同有机化合物和/或酸的提取。COSMO-RS理论计算极化电荷密度,它是溶剂不同物理化学相互作用的量度。所有这些计算都有助于将理论扩展到实际溶剂。并计算了分布函数σ-曲线,π(σ)。它是每个分子外围扩散的(3D)极化密度的总和。它给出了分子外围极性(σ)的表面相对量的信息。对于整个溶剂s,计算了可能是不同化合物组合的σ-曲线。

 

因此,从COSMOtherm软件获得的统计数据在其偶然趋势中是准确的。

 

使用COSMOtherm软件筛选离子液体

使用COSMOtherm软件筛选有机化合物,为设计最有效的离子液体实验提供了框架,以最大限度地从水溶液中回收iNA。利用COSMOtherm软件对四氟硼酸盐(BF4)、碘(I)、六氟磷酸盐(PF6)和三氟甲烷磺酸盐(OTf)四种不同的阴离子进行筛选,基于无限稀释条件下的选择性,找到提取iNA的最佳离子液体。六氟磷酸(PF6)在所有情况下都比[Bmim]阳离子离子液体的其他阴离子(BF4、I和OTf)具有明显更高的选择性,如图1所示。因此,1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸([Bmim][PF6])是水溶液/发酵液中提取/分离iNA最有效的离子液体。

 

用纯离子液体[Bmim][PF6]提取不同浓度的水溶液来提取iNA。采用有机相与水相1:6、1:9和1:12三种不同的相比提取iNA(0.005、0.01、0.02和0.04kmolm−3),提取效率如图2所示。

 

利用Van 't Hoff方程,利用平衡常数KE在不同温度下的估计值(如图3所示)确定萃取过程中的焓和熵变化,得到:ΔH= -7.801kJ.mol−1&ΔS=-6.224kJ.mol−1。

在不同的iNA浓度下提取程度的结果如图4所示。

总结:

采用疏水离子液体[Bmim][PF6]作为纯离子或与正十二烷作为稀释剂进行萃取。首先,利用COSMOtherm软件(COSMO-RS Theory)对咪唑基阳离子提取iNA的离子液体筛选进行理论研究。以纯[Bmim][PF6]为萃取物,在最佳萃取条件下,有机水相比为1:9,iNA浓度为0.04kmolm−3,温度为298±1K,萃取效率最高达97%。热力学研究表明,iNA的萃取主要受氢键的控制。溶解在十二烷(0.484kmolm−3)中的[Bmim][PF6]也可用于提取iNA,在0.04kmolm−3的iNA浓度下,提取效率最高达94%。理论研究表明,酸与IL形成1:1的络合物。这一结果对于使用无毒或绿色溶剂回收iNA具有很好的萃取效率。

 

文章详情:https://doi.org/10.1016/j.cdc.2023.101010 

 

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。 

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

——

BIOVIA-为下一代电池提供动力
BIOVIA-为下一代电池提供动力
BIOVIA
【COSMOlogic 应用实例】离子液体从水溶液中分离异烟酸:COSMO-RS筛选和平衡研究
【COSMOlogic 应用实例】离子液体从水溶液中分离异烟酸:COSMO-RS筛选和平衡研究
COSMO-RS
【COSMOlogic 应用实例】沈阳建筑大学成果展示:通过筛选离子液体高效提取废水中全氟烷基化学品(PFACs)
【COSMOlogic 应用实例】沈阳建筑大学成果展示:通过筛选离子液体高效提取废水中全氟烷基化学品(PFACs)
COSMOLOGIC
【Materials Studio应用实例】季铵盐在酸性环境中作为X65碳钢缓蚀剂的实验与计算研究
【Materials Studio应用实例】季铵盐在酸性环境中作为X65碳钢缓蚀剂的实验与计算研究
COSMO-RS用于现代理性药物设计和SAMPL挑战
COSMO-RS用于现代理性药物设计和SAMPL挑战
COSMO-RS
【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