MỤC LỤC

MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... v
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1 .................................................................................................................... 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................................... 2
1.1. Chất lỏng ion .................................................................................................... 2
1.1.1. Khái niệm về chất lỏng ion ........................................................................... 2
1.1.2. Cấu trúc chất lỏng ion ................................................................................... 2
1.1.3. Yêu cầu đối với chất lỏng ion ....................................................................... 4
1.1.4. Tính chất của chất lỏng ion ........................................................................... 5
1.1.5. Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion ............................................................. 16
1.1.6. Ứng dụng của chất lỏng ion ........................................................................ 19
1.1.7. Các vấn đề nghiên cứu chất lỏng ion hiện nay ........................................... 21
1.2. Tổng quan về quá trình loại lưu huỳnh .......................................................... 21
1.2.1. Các phương pháp loại lưu huỳnh hiện nay ................................................. 21
1.2.2. Sử dụng chất lỏng ion để chiết tách lưu huỳnh ........................................... 23
Chương 2 .................................................................................................................. 28
THỰC NGHIỆM ...................................................................................................... 28
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ....................................................... 28
2.1.1. Hóa chất ...................................................................................................... 28
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ................................................................... 28
2.2. Thực nghiệm .................................................................................................. 29
2.2.1. Tổng hợp chất lỏng ion N-butyl pyridinium chloride [BPy][Cl] ................ 29
2.2.2. Tổng hợp chất lỏng ion N-butyl pyridinium acetate [BPy][Ac] ................. 31
2.2.3. Tổng hợp chất lỏng ion N-butyl pyridinium nitrate [BPy][NO3] ............... 31
2.2.4. Chiết tách lưu huỳnh bằng ILs BPy][Ac], [BPy][NO3]. ............................. 32
2.3. Phương pháp phân tích sản phẩm .................................................................. 33

1-Butyl-3-methylpyridinium tetrafluoroborate

[BMPy][N(CN)2]

1-Butyl-3-methylpyridinium dicyanamide

[BPy][Ac]

N-butylpyridinium acetate

[BPy][BF4]

1-Butylpyridinium tetrafluoroborate

[BPy][Br]

1-Butylpyridinium bromide

[BPy][Cl]

N-butylpyridinium chloride

[BPy][NO3]

N-butylpyridinium nitrate

[BPy][PF6]

1-Butylpyridinium hexafluorophosphate


Chất lỏng ion

IR

Phổ hồng ngoại

[OPy][Br]

Octylpyridinium bromide

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các anion phổ biến trong chất lỏng ion ..................................................... 3
Bảng 1.2. Nhiệt độ nóng chảy của một số muối khác nhau [54]................................ 5
Bảng 1.3. Nhiệt độ nóng chảy của chất lỏng ion họ pyridinium, pyrazolium và hỗn
hợp các chất lỏng ion [18] .......................................................................................... 6
Bảng 1.4. Ảnh hưởng của các anion đến nhiệt độ nóng chảy của ILs
pyridinium/imidazolium ............................................................................................. 7
Bảng 1.5. Tỷ trọng của một số ILs imidazolium và pyridinium tại 250C .................. 8
.................................................................................................................................... 8
Bảng 1.6. Độ nhớt của một số chất lỏng ion ở 250C [80] ........................................ 10
Bảng 1.7. So sánh độ nhớt của ILs khi có mặt [Cl]- tại 200C [70] ........................... 11
Bảng 1.8. Sức căng bề mặt của một số chất lỏng ion [80] ....................................... 13
Bảng 1.9. So sánh độ nhớt và độ dẫn điện cho một số dung môi và chất lỏng ion
điển hình [17]............................................................................................................ 14
Bảng 1.10. Tính chất vật lý của chất lỏng ion và dung môi hữu cơ [65] ................. 20
Bảng 1.11. Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu diesel sau khi chiết với một số chất
lỏng ion [1] ............................................................................................................... 26


v


MỞ ĐẦU
Chất lỏng ion hiện nay ngoài việc được sử dụng như một dung môi xanh, nó
còn đóng vai trò làm xúc tác cho nhiều phản ứng và các quá trình khác nhau. Trong
đó, việc sử dụng chất lỏng ion để chiết tách lưu huỳnh trong dầu diesel là một
phương pháp mới, đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng trong những năm gần đây
[83]. Nghiên cứu của Andreas Jess và các cộng sự cho rằng sử dụng chất lỏng ion là
sự lựa chọn tốt nhất cho giai đoạn tách lưu huỳnh cuối cùng sau khi đã thực hiện
hydrodesulfua hóa với xúc tác [3].
Theo các nghiên cứu gần đây, chất lỏng ion họ pyridinium là một trong số các
hợp chất có khả năng chiết tách benzothiophen, dibenzothiophen và các dẫn xuất
khó tách trong nhiên liệu mà các phương pháp khác không tách được [4], [40], [41],
[66], [67]. Do đó, đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu tổng hợp chất lỏng ion họ
pyridinium và ứng dụng chiết tách lưu huỳnh trong dầu diesel” được thực hiện
nhằm góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết và quy trình tổng hợp chất lỏng ion họ
pyridinium để ứng dụng tách lưu huỳnh trong dầu diesel thương phẩm.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng
hợp chất lỏng ion họ pyridinium cũng như quá trình tách lưu huỳnh bằng chất lỏng
ion, đánh giá khả năng tách lưu huỳnh trong dầu diesel ở điều kiện tối ưu.
Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm có:
1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ, nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất quá trình
tổng hợp chất lỏng ion N-butylpyridinium chloride.
2. Tổng hợp chất lỏng ion N-butyl pyridinium acetate và N-butyl pyridinium
nitrate dựa trên N-butyl pyridinium chloride.
3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian đến khả năng chiết tách lưu
huỳnh bằng chất lỏng ion N-butylpyridinium acetate và N-butylpyridinium
nitrate.


2


Nhóm 4: gồm những chất lỏng ion chứa anions alkylsulfates và sulfonates. Ưu
điểm của chúng so với các nhóm khác là có tính ổn định nhiệt.
Một số anion phổ biến được trình bày trong bảng 1.1 dưới đây.
Bảng 1.1. Các anion phổ biến trong chất lỏng ion
Công thức phân tử

Tên gọi

[BF4]-

Tetra-fluoroborate

[PF6]-

Hexa-fluorophosphate

[CF3SO3]-

Tri-fluoromethane sulfonate (triflate)

[CH3SO3]-

Methanesulfonate (mesylate)

[Tf2N]-


tổng hợp có thể làm thay đổi các tính chất hóa lý của chất lỏng ion. Tạp chất hình
thành trong quá trình tổng hợp chất lỏng ion có thể là các anion halogen, nước và
các tác chất chưa tham gia phản ứng. Tạp chất halogen có thể gây ức chế sự hoạt
động của các xúc tác kim loại chuyển tiếp trong các phản ứng. Các halogen có thể
được loại bỏ bằng cách rửa chất lỏng ion với nước hoặc chuẩn độ với AgBF. Tuy
nhiên, phương pháp này khá tốn kém và có thể dẫn đến việc hình thành các hợp
chất của bạc trong chất lỏng ion. Do đó, để tránh việc có mặt các tạp chất halogen,
phương pháp tối ưu được đưa ra là hạn chế sử dụng các tác nhân phản ứng có chứa
halogen trong nguyên liệu ban đầu.
Một yếu tố quan trọng thứ hai là màu sắc của chất lỏng ion. Hầu hết các chất
lỏng ion đều không có màu. Tuy nhiên, trong thực tế chất lỏng ion có thể có màu
vàng nhạt đến cam đậm do sự có mặt của các các tạp chất chưa được xác định qua
phổ NMR hay phổ IR, hoặc có thể do sự biến đổi của các tác chất ban đầu. Chất
lỏng ion tinh khiết có thể thu được ở điều kiện nhiệt độ phản ứng thấp trong môi
trường khí trơ và sản phẩm cuối cùng được làm sạch bằng cách khuấy trộn với than
hoạt tính [68].
Yếu tố quan trọng thứ ba là sự có mặt của nước trong chất lỏng ion. Nước có
thể làm thay đổi các tính chất vật lý của chất lỏng ion một cách đáng kể như tạo ra
sự phân hủy các anion và hình thành acid. Vì vậy, để loại bỏ nước, chất lỏng ion cần
được làm sạch ở nhiệt độ cao trong chân không trước khi sử dụng. Sự có mặt của
nước có thể được kiểm tra bằng phổ IR. Chất lỏng ion có thể được tinh chế bằng
4


phương pháp chưng cất trước khi sử dụng, nhưng phương pháp này không phù hợp
để làm sạch chất lỏng ion do tính chất khó bay hơi của nó [69].
Như vậy, với những lý do trên, chất lỏng ion cần đảm bảo độ tinh khiết trong
quá trình tổng hợp bằng cách hạn chế sự có mặt của halogen, nước cũng như các tạp
chất chưa xác định đến màu sắc để tránh sự biến đổi các tính chất hóa lý của chúng.
1.1.4. Tính chất của chất lỏng ion


[EMIm][Cl]

87

Trong thực tế, các định nghĩa phổ biến về chất lỏng ion được dựa trên điểm
nóng chảy. Thông thường, chất lỏng ion có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ
phòng. Walden đã điều chế một số chất lỏng ion alkylamonium có nhiệt độ nóng
chảy thấp như ethylammonium nitrate với nhiệt độ nóng chảy 120C [32]. Trong một
số trường hợp, điểm nóng chảy thậm chí dưới 00C với độ bền nhiệt có thể lên đến
3500C – 4500C. Tuy nhiên, rất khó để xác định nhiệt độ nóng chảy của một số chất
lỏng ion do sự biến đổi pha của chúng tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Bảng 1.2
cho thấy nhiệt độ nóng chảy của một số chất lỏng ion điển hình như [EMIm][Cl] và
một số muối vô cơ điển hình như NaCl có sự khác biệt rõ ràng. Các chất lỏng ion có
tính đối xứng thấp hơn đáng kể, đồng thời các liên kết ion mạnh hơn nhiều so với

5


các liên kết đồng hoá trị [82]. Điều này giải thích vì sao các chất lỏng ion có nhiệt
độ nóng chảy thấp hơn. Tuy nhiên, có thể sử dụng các cation có kích thước lớn và
bất đối xứng như imidazolium, pyridinium hoặc bổ sung các chuỗi alkyl dài vào
cation để làm yếu đi liên kết giữa các ion. Do đó, có thể làm giảm nhiệt độ nóng
chảy của chất lỏng ion. Tùy thuộc vào loại cation và độ dài của các chuỗi alkyl, chất
lỏng ion có thể có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Sự
có mặt của chuỗi alkyl dài trong gốc cation sẽ làm tăng độ nhớt và giảm mật độ của
chất lỏng ion. Các tính chất nhiệt được điều chỉnh bởi lực Van der Waals và tương
tác tĩnh điện, chủ yếu được xác định bởi kích thước ion, tính đối xứng, tương tác
giữa các liên kết hydro. Khi khoảng cách giữa các ion tăng, điểm nóng chảy của
hợp chất ion giảm. Ngoài ra, hỗn hợp các chất lỏng ion cũng được sử dụng để làm


50% [EMIm][BF4] – 50% [EMP][BF4]

-18 – -14

70% [EMIm][BF4] – 30% [EMP][BF4]

– 90

Bảng 1.3 cho thấy khi sử dụng hỗn hợp các chất lỏng ion họ pyrazolium có
chung các anion [BF4]- thì điểm nóng chảy của hỗn hợp chất lỏng ion có sự giảm
nhẹ. Tuy nhiên, khi gia tăng sự khác biệt về cấu trúc giữa hai cation sẽ có sự giảm
nhiệt độ đáng kể. Ví dụ, khi sử dụng hỗn hợp chất lỏng ion của 1,3-dialkyl
imidazolium và 1,2-dialkyl pyrazolium sẽ làm giảm nhiệt độ nóng chảy xuống còn
khoảng -180C đến -140C. Như vậy, những kết quả trên cho thấy rằng điểm nóng
chảy của chất lỏng ion có thể giảm bằng cách tăng tính bất đối xứng của các cation.
6


Ngoài ra, các anion cũng gây ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy của chất lỏng
ion. Ảnh hưởng của các anion đến nhiệt độ nóng chảy của chất lỏng ion họ
pyridinium và imidazolium được trình bày trong bảng 1.4.
Bảng 1.4. Ảnh hưởng của các anion đến nhiệt độ nóng chảy của ILs
pyridinium/imidazolium
ILs pyridinium/

Nhiệt độ nóng chảy

imidazolium
[EMIm][Cl]

[BPy][Br]

105

[62]

[BPy][BF4]

15

[69]

[BPy][PF6]

71 – 73

[18]

[11]

Kết quả bảng 1.4 cho thấy với cùng một loại muối pyridinium/imidazolium,
khi thay đổi cấu trúc nhóm anion, nhiệt độ nóng chảy giảm theo thứ tự Cl- > Br- >
PF6- > BF4-. Như vậy, nhiệt độ nóng chảy của chất lỏng ion có thể được giảm bằng
cách tăng tính bất đối xứng của các cation. Các chất lỏng ion có điểm nóng chảy rất
thấp cũng có thể giảm nhiệt độ nóng chảy bằng việc sử dụng hỗn hợp các chất lỏng
ion mà có sự khác biệt đáng kể trong cấu trúc các cation của chúng.
b. Tỷ trọng
Tỷ trọng là một trong những đặc tính thường thấy nhất của chất lỏng ion vì
hầu hết những ứng dụng của chúng đều dựa vào tỷ trọng. Nhìn chung, chất lỏng ion
nặng hơn nước. Tỷ trọng của một số chất lỏng ion họ imidazolium và pyridinium

Đồ thị hình 1.2 cho thấy, khi đồng thời tăng nhiệt độ và chiều dài chuỗi alkyl,
tỷ trọng của chất lỏng ion [CnMIm][BF4] giảm dần. Ngoài sự ảnh hưởng của nhiệt
độ và chiều dài chuỗi alkyl, độ lớn của tỷ trọng cũng bị thay đổi bởi nhiệt độ và sự
có mặt của nước và các tạp chất halogen. Ảnh hưởng của tạp chất halogen đến chất
lỏng ion được thể hiện như đồ thị hình 1.3.

8


Hình 1.3. Tỷ trọng của [C4Mim][BF4] ở 300C khi có mặt [Cl] - [47]
Kết quả trên của Seldon cho thấy, tỷ trọng chất lỏng ion giảm khi tăng nồng
độ tạp chất halogen. Ngoài ra, nghiên cứu của Rogers đã chỉ ra rằng các chất lỏng
ion kỵ nước và ưa nước, khi tăng hàm lượng nước trong thành phần sẽ dẫn đến
giảm tỷ trọng [35]. Bên cạnh đó, tỷ trọng của chất lỏng ion cũng phụ thuộc vào sự
lựa chọn các anion. Theo nghiên cứu của Wilkes, tỷ trọng của một số chất lỏng ion
họ phosphonium với các gốc anion khác nhau là thấp hơn nước [24].
c. Độ nhớt
Độ nhớt của chất lỏng ion là một tính chất quan trọng hàng đầu vì nó đóng vai
trò quan trọng trong việc khuấy trộn cũng như sự khuếch tán khi làm dung môi cho
một phản ứng hóa học và cho bất kỳ các ứng dụng khác. Nếu độ nhớt của chất lỏng
ion quá cao sẽ gây bất lợi cho quá trình xảy ra phản ứng. Hơn nữa, độ nhớt cao
cũng làm giảm tỷ lệ khuếch tán của phản ứng oxy hóa – khử.
Nhìn chung, độ nhớt của chất lỏng ion có xu hướng cao hơn nước và cao hơn
các dung môi phổ biến. Giá trị độ nhớt dao động từ 20 – 30000 cP và thay đổi rất
nhiều theo thành phần, cấu trúc hóa học, nhiệt độ và sự có mặt của các tạp chất hòa
tan. Dựa trên nghiên cứu của Tokuda, độ nhớt của chất lỏng ion bị ảnh hưởng bởi
chiều dài chuỗi alkyl và bản chất của anion [73]. Các anion đối xứng có khả năng
tạo thành các liên kết hydro và ảnh hưởng đến độ nhớt. Các anion như [BF4]- và
[PF6]-tạo thành chất lỏng ion nhớt vì sự hình thành phức hợp với hydro. Độ nhớt
9


4

[C6MIm][Cl]

716

5

[C6MIm][BF6]

585

Tương tự như tỷ trọng, việc xác định độ nhớt của chất lỏng ion cũng bị ảnh
hưởng bởi sự có mặt của các tạp chất. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của halogen
và nước đến độ nhớt theo Seldon cho thấy sự có mặt của các halogen với nồng độ
nhỏ cũng có thể làm tăng độ nhớt [70] (Bảng 1.7)

Hình 1.4. Độ nhớt của [C4Mim][BF4] tại 200C khi có mặt [Cl] - [70]

10


Bảng 1.7. So sánh độ nhớt của ILs khi có mặt [Cl]- tại 200C [70]
ILs

[Cl]- (mol.kg-1)

[C2Mim][BF4]


( mPa.S)

Thông thường, những chất lỏng ion được tìm thấy có độ nhớt khá cao và điều
này gây ảnh hưởng đến những ứng dụng của chúng. Vì vậy, để khắc phục hạn chế
này, có thể sử dụng một số dung môi hữu cơ có độ nhớt thấp hơn để làm giảm độ
nhớt của chất lỏng ion với hiệu quả đáng kể [70].

Hình 1.5. Độ nhớt của của [C4Mim][BF4] tại 200C khi có mặt dung môi [70].
d. Tính ổn định nhiệt
Tính ổn định nhiệt là một thông số quan trọng dùng để đánh giá sự ổn định
nhiệt của chất lỏng ion ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau, giúp khai thác triệt để
các ứng dụng tiềm năng của chúng. Hầu hết chất lỏng ion hiện nay đều có tính ổn
định nhiệt tương đối cao, với nhiệt độ phân hủy bắt đầu trong khoảng 3000C –
4000C. Nhiều chất lỏng ion được tìm thấy có khả năng chống phân hủy bởi nhiệt và
11


do đó thích hợp cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao [5]. Trong đó, muối phosphonium
có tính ổn định nhiệt cao hơn muối amonium và muối imidazolium khi có cùng gốc
alkyl chẵn tương ứng. Theo một số nghiên cứu, muối phosphonium có độ ổn định
lên đến gần 4000C [47].
Tính ổn định nhiệt của chất lỏng ion liên quan trực tiếp đến bản chất của anion.
Chất lỏng ion có chứa các anion là halogen phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn. Ngoài ra,
nhiệt độ phân hủy của chất lỏng ion cũng phụ thuộc vào loại các cation. Hầu hết các
nghiên cứu đã được thực hiện trên cơ sở chất lỏng ion imidazolium [58]. So với
chất lỏng ion pyridinium và tetra-alkyl amonium, chất lỏng ion imidazolium có tính
dẫn nhiệt cao hơn và ổn định hơn [59], [73]. Nghiên cứu của Wilkes cho thấy chất
lỏng ion imidazolium có tính ổn định nhiệt lên đến 4500C [75]. Tuy nhiên, tính chịu
nhiệt của hầu hết các chất lỏng ion ở nhiệt độ cao như vậy chỉ diễn ra trong một thời
gian ngắn.

[C4MIm][I]

54,7

2

[C4MIm][BF4]

46,6

3

[C4MIm[[PF6]

4

[C6MIm][Cl]

5

[C6MIm][PF6]

49,8

48,8
42,5

36,8

43,4

(mP.s)

N,N-Dimethylformamide

0,794

Acetonitrile

0,345

Ethanol

1,074

Độ dẫn điện
(mΩ.cm-1 )
4,0
Dung môi hữu cơ
chứa 0,1M tetrabutyl ammonium

7,6
0,6

0

perchlorate tại 22 C
Dimethylsulfoxide

1,987


lỏng ion imidazolium/pyridinium và cho thấy chiều dài chuỗi alkyl gây ảnh hưởng
đến tính độc hại của chất lỏng ion mà không phân biệt các cation [73].
14


% biodegradation

35
30
25
20
15
10
5
0
1

2

3

4
5
6
n alkyl chain length

Hình 1.6. Sự phân hủy sinh học của 3-methyl-1-imidazolium bromides theo độ
dài chuỗi alkyl [22]
Tính ổn định nhiệt cao của chất lỏng có thể gây ra việc tích tụ trong môi
trường. Wells đã tiến hành nghiên cứu sự phân hủy sinh học của chất lỏng ion họ

anion, nhiệt độ và độ dài chuỗi alkyl trên cation. Như vậy, bằng cách thay đổi cấu
trúc của các cation và anion, ta có thể thay đổi độ tan của chất lỏng ion. Độ tan của
chất lỏng ion giảm khi tăng chiều dài chuỗi alkyl.

Hình 1.7. Khả năng hòa tan trong nước của [CnMim][PF6] (n = 4 – 8 ) và
[CnMim][BF4] (n = 6 – 10 )ở 220C [80]
Ngoài việc khảo sát độ tan trong nước, độ tan trong chất khí của chất lỏng ion
cũng mang ý nghĩa quan trọng khi sử dụng chúng trong các phản ứng quan trọng
hoặc ứng dụng để tách cũng như làm sạch khí [80].
1.1.5. Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion
Có một số lượng lớn các cation và anion được sử dụng để tổng hợp chất lỏng
ion. Trong đó, các cation phổ biến nhất là imidazolium, pyridinium, phosphonium
16


và ammonium. Trong thực tế, phần lớn các chất lỏng ion được tổng hợp đều dựa
trên hai cation chính: 1-alkyl-3-methylimidazolium và N-alkylpyridinium. Nhìn
chung, phần lớn các chất lỏng ion được tổng hợp qua hai bước. Bước đầu tiên là
thực hiện phản ứng alkyl hóa amine, phosphine hoặc sulfide để thu được cation
mong muốn. Trong đó, tác nhân alkyl hóa được sử dụng phổ biến nhất là một alkyl
halogenua. Các chất lỏng ion thu được sau bước này được gọi là chất lỏng ion thế
hệ đầu tiên. Hiện nay, các alkyl ammonium halogenua thường được tổng hợp sẵn,
hoặc chúng cũng có thể được hình thành từ amine và alkyl halogenua thích hợp.
Riêng đối với các mono-alkyl ammonium nitrate, việc tổng hợp chúng bằng phản
ứng alkyl hóa thường ít được sử dụng do phương pháp trung hòa dung dịch nước
của amine và axit nitric đạt hiệu quả cao hơn [20]. Trong bước thứ hai, các anion
mong muốn được tạo thành bằng cách trao đổi anion với muối kim loại (như muối
của bạc, chì) hoặc acid. Phản ứng này thường được thực hiện trong nước ở nhiệt độ
phòng, hoặc có thể sử dụng một số dung môi hữu cơ [27].
Thời gian phản ứng trong từng bước phụ thuộc vào các alkyl halogenua và có

mỗi lần 30 giây với công suất 80W. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở cùng điều kiện
nhiệt độ và thời gian, hiệu suất phản ứng dưới sự chiếu xạ vi sóng cao hơn khuấy từ
gia nhiệt còn phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao nhất. Việc sử dụng phương
pháp chiếu xạ vi sóng tuy cần ít thời gian phản ứng so với hai phương pháp còn lại
nhưng nó có nhược điểm là thất thoát nhiều nguyên liệu do bay hơi. Đồng thời, do
năng lượng vi sóng rất mạnh nên dễ xảy ra quá nhiệt cục bộ, dẫn đến dễ làm biến
đổi màu sản phẩm do oxi hóa. Vì vậy, chiếu xạ gián đoạn là được xem là một giải
pháp hợp lý để hạn chế hiện tượng này.
Quy trình tổng hợp chất lỏng ion hiện nay chủ yếu được thực hiện trong điều
kiện chiếu xạ vi sóng do những ưu điểm nổi bật như: mức tiêu thụ năng lượng thấp
và thời gian phản ứng nhanh, không tiêu tốn nhiều lượng dư haloalkane. Tuy nhiên,
so với phương pháp khuấy từ truyền thống, phương pháp chiếu xạ vi sóng có chi phí
cao hơn và trong điều kiện nhiệt độ trên 750C chất lỏng ion dễ bị đổi màu. Sử dụng
phương pháp gia nhiệt thông thường ở bước đầu tiên trong quy trình tổng hợp tốn
khá nhiều thời gian và thường yêu cầu một lượng dư haloalkane (10 – 400%) để đạt
được hiệu suất cao [22].

18


1.1.6. Ứng dụng của chất lỏng ion
a. Sản xuất dầu diesel sinh học
Diesel sinh học là một trong những nhiên liệu thay thế quan trọng trong tương
lai. Theo nghiên cứu của Iborra, gần đây việc sử dụng chất lỏng ion vào quy trình
sản xuất dầu diesel sinh học với xúc tác enzyme đang được tiến hành phổ biến [72].
Iborra cũng cho rằng việc sử dụng các chất lỏng ion họ imidazolium chứa chuỗi
alkyl dài (C10 – C18) và anion [BF4]-, [PF6]- sẽ làm tăng hiệu quả của quá trình sản
xuất. Khi bắt đầu phản ứng, chất lỏng ion sẽ tạo với dầu diesel và enzyme một hỗn
hợp đồng nhất, nhưng khi kết thúc phản ứng sẽ có sự phân tách thành ba pha, cho
phép việc chiết các sản phẩm được thực hiện dễ dàng. Các hỗn hợp chất lỏng ion và

lý khi thay đổi cấu trúc các ion.
Chất lỏng ion thường không hòa tan trong nước và các dung môi hữu cơ. Độ
tan trong nước là một tính chất quan trọng và thay đổi theo cấu trúc các anion. Các
chất lỏng ion chứa anion halogenua, tetrafluoroborate và triflate có thể hòa tan trong
nước, còn hexafluorophotphat và bis (trifluoromethylsulfonyl) gần như không tan.
Khác với các dung môi thông thường khác, chất lỏng ion không bay hơi và có tính
ổn định. Do đó, chất lỏng ion thường được ứng dụng trong các hệ thống chân không
cao. Xem xét khả năng làm dung môi, chất lỏng ion có thể dễ dàng thay thế các
dung môi hữu cơ thông thường để loại bỏ các vấn đề môi trường [65].
Bảng 1.10. Tính chất vật lý của chất lỏng ion và dung môi hữu cơ [65]
Tính chất vật lý

Chất lỏng ion

Dung môi hữu cơ
dễ bay hơi

Thành phần cơ bản

Cặp ion

Các phân tử

Độ nhớt

Cao

Thấp

Độ dẫn điện