离子液体强化溶剂萃取油砂沥青工艺优化及机理研究
油砂作为一种非常有潜力的石油替代能源，其矿藏储量十分可观。在石油储量急剧减小和加工难度增加带来油价上升等诸多问题的背景下，油砂加工技术的开发和改进已经受到国内外的广泛关注。 现有工业化应用的热碱水洗技术存在耗水量大、尾矿难处理、环境危害性大等问题；而传统的有机溶剂萃取法存在溶剂易燃易爆、残沙中残留的溶剂易形成二次污染等缺点。针对上述问题，本文开发了一种新型离子液体促进溶剂萃取油砂沥青的工艺，使用不同比例的乙酸乙酯/正庚烷作为复合溶剂萃取油砂沥青，研究离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐：[Emim]BF_4）对该溶剂萃取体系的萃取率和分离洁净程度的影响。结果表明：当复合溶剂体积比为1:2时，[Emim]BF_4促使沥青回收率达到最大值93.18%，比单纯复合溶剂萃取体系的最大萃取率提高9.86%；分析测试证明了[Emim]BF_4能有效解决沥青夹带沙土和残沙中含油的问题。 沥青四组分(SARA)中的沥青质在下游加工过程中较难处理，本文采用ASTM标准，考察了沥青的四组分分布情况。结果表明：对于相同质量的油砂，[Emim]BF_4辅助乙酸乙酯/正庚烷萃取体系和乙酸乙酯/正庚烷萃取体系对沥青质的回收率分别为1.02%和1.07%，对其他三个组分的回收率前者比后者的增加了共0.99%，表明[Emim]BF_4促进了轻组分的提取；对于单位质量的沥青，[Emim]BF_4辅助乙酸乙酯/正庚烷萃取体系的沥青质质量分数要比纯复合溶剂萃取体系少1.7%，表明对于加工能力一定的设备来说，前者萃取得到的沥青更有利于下游加工。 为获得离子液体强化溶剂萃取的机理，本文通过原子力显微镜测定了[Emim]BF_4、1mM [Emim]BF_4、1mM KCl和纯水环境中硅球与沥青之间的作用力。结果表明：硅球和沥青之间的黏附力在上述四种环境中的大小关系为：[Emim]BF_4（~5.5nN）纯水（~12.5nN）1mM KCl（~14.5nN）1mM [Emim]BF_4（~22.5nN），纯[Emim]BF_4环境中沥青和硅球的黏附力最小，表明[Emim]BF_4在提高沥青萃取效率和分离洁净程度起到了重要的作用；DLVO理论对于[Emim]BF_4环境下的力学曲线不适用。
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综述
