1-Butyl-3-methylpiperidinium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide 이온성 액체에 대한 이산화탄소의 고압 용해도
High-Pressure Solubility of Carbon Dioxide in 1-Butyl-3-methylpiperidinium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide Ionic Liquid
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1-Butyl-3-methylpiperidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([bmpip][Tf2N]) 이온성 액체를 대상으로 약 303 K로부터 약 343 K의 온도 범위와 약 30 MPa까지의 압력 범위에서 이온성 액체에 녹는 이산화탄소 (CO2)의 용해도를 측정하였다. 우리가 아는 한, [bmpip][Tf2N]에 대한 CO2의 용해도 데이터는다른 연구자들에 의해 지금까지 문헌에 발표된 바가 없다. 가변부피투시창 (variable-volume view cell)이장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 온도를 변화시키면서 여러 가지 조성을 갖는 CO2 + [bmpip][Tf2N]혼합물의 기포점 또는 구름점 압력을 측정함으로써 [bmpip][Tf2N]에서의 고압 CO2의 용해도를 결정하였다. 이온성 액체가 가지고 있는 양이온이 CO2 용해도에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, 본 연구에서 사용한 [bmpip][Tf2N]에 대한 CO2 용해도 데이터를 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide([bmim][Tf2N])에 대한 CO2 용해도 데이터와 비교하였다. 압력이 증가함에 따라 [bmpip][Tf2N]에 대한 CO2용해도는 급격히 증가하였으며 온도가 증가함에 따라 용해도는 감소하였다. [bmpip][Tf2N]와 [bmim][Tf2N]두 이온성 액체에 대하여 CO2의 용해도는 몰분율 기준으로 온도 및 압력 조건에 관계없이 거의 같았다. Peng-Robinson 상태 방정식을 사용하여 CO2 + [bmpip][Tf2N] 혼합물 시스템에 대한 상평형 모델링을 수행하였다.
Abstract
Solubility data of carbon dioxide (CO2) in 1-butyl-3-methylpiperidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide([bmpip][Tf2N]) ionic liquid are presented at pressures up to about 30 MPa and at temperatures between 303K and 343 K. As far as we know, the data on the CO2 solubility in the [bmpip][Tf2N] ionic liquid have neverbeen reported in the literature by other investigators. The solubilities of CO2 were determined by measuringthe bubble point or cloud point pressures of the CO2 + [bmpip][Tf2N] mixtures with various compositions usinga high-pressure equilibrium apparatus equipped with a variable-volume view cell. To observe the effect of thecation composing the ionic liquid on the CO2 solubility, the CO2 solubilities in [bmpip][Tf2N] used in this studywere compared with those in 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)-imide ([bmim][Tf2N]). Asthe equilibrium pressure increased, the CO2 solubility in [bmpip][Tf2N] increased sharply. On the other hand,the CO2 solubility decreased with increasing temperature. The mole fraction-based CO2 solubilities were almostthe same for both [bmpip][Tf2N] and [bmim][Tf2N], regardless of temperature and pressure. The phase equilibriumdata for the CO2 + [bmpip][Tf2N] systems have been correlated using the Peng-Robinson equation of state.
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