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聚合氯化铝与聚氯化铝“工业香油”带来技术国际科技战略必争高地

更新时间:2017-12-28 10:17 来源: 点击数:

在环保工业方面,离子液体吸附技术不仅可以有效清除空气中的颗粒物、尘埃,还可以杀菌。此外,离子液体因具有极低的蒸汽压、不可燃性、高热稳定性、低熔点等特性,可作为高性能润滑剂,用以解决极端(高真空、高低温交变、原子氧)下高压重载设备如火箭、航天器、大功率发电机组、重载军事装备等的润滑问题。与传统润滑剂相比,其最大的不同在于具有导电性,因此还可作为电接触润滑剂,用于金属加工与冶炼行业。
  因此,离子液体的发展在提升传统产业的同时,有可能形成一次新的产业技术。例如离子液体可替代广泛使用的约300种有机溶剂,包括苯、甲醛、二硫化碳等;离子液体溶解纤维素的研究改变了应用一个多世纪的纤维黏胶工艺,并获得了2005年度美国总统绿色化学挑战。据了解,金工院过程所实现了离子液体规模化制备,开发了MMA(甲基丙烯酸甲酯)清洁工艺。此外,离子液体还可用于二氧化碳的捕集,利用离子液体聚合也成为积淀高聚物薄膜的一种新方法。
  目前,离子液体向工业化推进的速度以及所展现出的巨大潜力令人鼓舞。张锁江指出,离子液体之所以能够迅速崛起并受到世界的高度重视,固然与其特殊的结构与性质有密切关系,但更重要的还应归因于绿色化学兴起所带来的历史性机遇,以及全球产业结构调整对传统材料和生产过程提出的挑战。离子液体的研究从最初Try-and-error(尝试与失败)到近期taskspecific(具体任务)的转变从本质上反映了这种需求。
  离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成、在室温或室温附近温度下呈液态的盐类。它在组成上与我们概念中的“盐”(离子化合物)相近,一般意义上的离子盐只有在高温时才会熔化为液态,而离子液体的熔点则通常接近室温,所以离子液体也叫室温熔融盐、室温离子液体等。

  在2009年召开的第366次香山科学会议上,与会专家就认为,离子液体作为一类新型介质,在材料、化工、生物质等诸多领域已展现出良好的应用前景,是国际科技战略必争的新高地,并被誉为“工业香油”。目前,绿色化学、清洁生产、循环经济已成为世界追求的共同目标,离子液体作为全新的介质和软功能材料,正面临着历史性的机遇,其理论、应用及产业化正在迎来新的突破,离子液体正在成为化工行业的一颗崭新的明星。
  在化学反应过程中,以离子液体体系代替传统催化体系,用于异丁烯和异丁烷制备异辛烷的反应中,不但可以提高汽油的辛烷值,还可以有效降低催化汽油中烯烃和苯含量。又如,对芳烃和不饱和脂肪烃等石油加工副产物的分离与精制是确保油料稳定性和减少污染的重要过程,离子液体作为一种特殊的反应介质,与传统的有机溶剂相比,可大大提高催化氢化反应产率,并且使产物易于分离。再如,有机反应中使用的传统溶剂大多毒性大、易挥发、易燃、易爆,而离子液体具有不挥发、不易燃易爆、不易氧化、热稳定性和化学稳定性较高等特点。将其应用于有机合成反应,可兼作溶剂和催化剂,并能够循环使用,且产品易分离、纯度高。巴斯夫公司采用离子液体脱酸,效率提高了约8万倍。
  应用广泛环保高效
  作为新一代的反应介质和催化体系,离子液体在化学反应、化学分离、电化学及环保等众多领域逐渐表现出惊人的应用潜力,并有望取代传统的重污染介质和催化剂。
  离子液体独特的物理化学性质使其成为应用前景良好的绿色功能材料和介质。与水、有机溶剂等传统溶剂相比,离子液体具有液态温度范围很宽、不易挥发、溶解能力强、电化学稳定聚合氯化铝与聚氯化铝“工业香油”带来技术,国际科技战略必争高地性高等一系列优点。更重要的是,离子液体的功能可设计性使其可通过修饰或调整离子的结构及种类来调控其物理化学性质。此外,离子液体还具有多样性。北皇后大学离子液体研究中心主任赛顿说,从理论上讲,离子液体有1万亿种,化学家可以从中选择适合自己需要的加以应用。
  在化工分离过程中,离子液体与水及超临界流体一起被誉为三大绿色溶剂,加之具有独特的理化性能,非常适合作为分离提纯的溶剂。尤其在液—液萃取分离方面,离子液体能溶解某些有机化合物、无机化合物和有机金属化合物,而不与大量的有机溶剂相混溶,并可反复循环利用。例如,油页岩属于非常规油气资源,以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源,采用1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐或氯代1-丁基-3-甲基咪唑-三氯化铝离子液体在175℃下处理油页岩萃取石油,产率比采用传统溶剂甲基氯等高10倍,并可循环使用。
  聚合氯化铝与聚氯化铝“工业香油”带来技术,国际科技战略必争高地,绿色介质功能独特
  聚合氯化铝与聚氯化铝在电化学领域,由于离子液体是导电体,而且难挥发、不燃烧、电化学窗口大,将其应用于电化学研究时可以减轻自放电,作为电池电解质使用温度远低于融熔盐。目前离子液体已经作为电解液用于制造新型高性能电池、太阳能电池以及电容器等。
  21世纪的人们期待通过绿色技术迎来这样一个时代:城市的天空变蓝、空气佰科了,江河中臭气熏天的黑水清澈了,化工厂里的设备用水耗电更少了。谁将成为创造这个时代的化工明星?中国科学院过程工程研究所张锁江研究员认为,有“工业香油”美誉的离子液体作为新型介质,将为绿色过程工程技术的突破提供创新源头,为解决能源和问题带来新机遇。而且,离子液体的发展在提升传统产业的同时,还将为化学工业开创一系列新的产业,甚至可能形成一次新的产业技术。

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