离子液体渗透汽化分离_离子液体【默尼离子液体定制】

聚离子液体渗透汽化膜 实现燃料温和高效预脱氮

一、研究背景与行业痛点

液体燃料中的吡啶等环状含氮化合物，燃烧时会生成氮氧化物，还易造成炼油催化剂失活。工业常规加氢脱氮技术需高温高压、耗氢量大，处理生物质油、煤焦油等高氮燃料时，反应负荷与能耗进一步攀升。在加氢工序前预分离含氮化合物，可有效降低后续工艺成本，实现温和高效的燃料升级。

当前燃料脱氮研究以萃取、吸附为主，离子液体凭借可调的溶解性能被广泛应用于液液萃取脱氮，但存在离子液体用量大、分离再生成本高的问题。膜分离技术具备介质用量少、流程紧凑、操作简单的优势，但相关研究较少，且吡啶与芳香烃物性相近，单纯依靠分子筛分难以实现高选择性分离。

二、离子液体复合膜制备

日本名古屋工业大学团队以纳米多孔氧化铝管为支撑体，通过浸涂 - 热处理工艺，制备了含硅倍半氧烷骨架的聚离子液体（SQIL）复合膜 polySipmimTf₂N，膜层厚度约 2μm，结构稳定，离子液体固载效果好。

三、分离性能与作用机制

单组分渗透汽化实验表明，吡啶的渗透率显著高于甲苯与正庚烷。进一步分析发现，分离选择性并非源于分子尺寸筛分，而是基于溶解度差异：吡啶与离子液体膜的相容性更高、亲和力更强，可实现优先吸附与优先透过。

二元体系性能测试显示：

• 吡啶 / 正庚烷体系：吡啶含量 5mol% 时，通量达 6.8 g・m⁻²・h⁻¹，分离因子最高可达 147，吡啶富集效果超过汽液平衡极限；

• 吡啶 / 甲苯体系：尽管二者物性相近，仍可依靠亲和性差异实现分离，分离因子维持在 3-4。

四、多组分体系与稳定性验证

针对正庚烷 / 甲苯 / 吡啶三元模拟燃料体系，膜仍保持优先透吡啶的分离特性，吡啶 / 正庚烷分离因子为 3.9-5.6，吡啶 / 甲苯分离因子为 1.6-1.9，吡啶富集效果仍高于汽液平衡理论值。

连续运行与浸泡测试证实，膜的吡啶通量稳定，离子液体浸出量极低，结构稳定性优异，具备长期运行的应用潜力。

五、研究结论

该聚离子液体复合膜依托亲和驱动的渗透汽化机制，可从烃类混合物中选择性分离吡啶，实现常温常压下的燃料预脱氮，为富氮液体燃料的低耗精制提供了新的技术路径，也拓展了离子液体材料在油品分离领域的应用场景。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586626026195

原文作者：

Yuichiro Hirota, Miku Ito, Ayumi Ikeda, and Sadao Araki

DOI: 10.1016/j.seppur.2026.139353