生物废弃物中腰果酚提取的拟三元液液体系开发：基于分子动力学模拟的绿色工艺设计

本文推荐了一种基于氨水/MIBK（甲基异丁基酮）的拟三元液液体系，用于从腰果壳生物废弃物（T-CNSL）中高效提取腰果酚（Cardanol）。研究结合实验数据与量子化学分子动力学（QC MD）模拟，建立了非随机双液（NRTL）模型，揭示了氨水碱性增强溶解度的机制，为替代高能耗分子蒸馏工艺提供了绿色解决方案，显著降低生产成本并减少残渣排放。

　　

Highlight

拟三元液液平衡（LLE）体系通常由水、有机相及双溶质组成。腰果酚在水中的溶解度极低，而氨水的碱性特性通过酚羟基的酸碱相互作用显著提升了其溶解性。本研究创新性地采用氨水替代传统水相，结合极性溶剂MIBK构建拟三元体系，通过分子动力学（MD）模拟获得径向分布函数（RDF），解析了分子间相互作用机制。

Materials

腰果酚由韩国Chemifolio公司提供，甲基异丁基酮（MIBK）和氨水购自韩国Daejung Chemical公司。

Apparatus and Procedure

采用重量分析法测定双节线数据和平衡线：使用精度0.1 mg的梅特勒托利多分析天平（AB204-S型）和0.1 g台秤，通过毛细管手动分离液相。

Results and Discussion

实验与MD模拟数据高度吻合，证实氨水碱性可促进腰果酚向水相分配。MD模拟揭示的RDF显示，氨分子与酚羟基的氢键作用距离为2.5 ?，而MIBK的羰基氧与酚羟基形成3.0 ?的稳定相互作用。NRTL模型参数为工业化连续萃取工艺设计提供了关键热力学依据。

Conclusions

本研究通过实验与QC MD模拟相结合，建立了氨水/MIBK/腰果酚拟三元体系的NRTL模型。该绿色工艺可替代传统高能耗分子蒸馏，残渣量减少60%，且副产物腰果二酚（Cardol）和2-甲基腰果二酚（2-MC）可进一步高值化利用，推动生物废弃物资源化发展。