绿色低能耗萃取-蒸馏联用技术实现1-甲氧基-2-丙醇(PGME)-水共沸体系的高效分离:分子机制与工艺创新

【字体: 时间:2025年09月03日 来源:AIChE Journal?AIChE 4

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  研究人员针对高含水量共沸物1-甲氧基-2-丙醇(PGME)-水体系分离难题,开发了以草酸二丁酯(DBO)为萃取剂的绿色低能耗混合工艺。分子模拟与FT-IR分析揭示DBO羰基与PGME羟基的氢键作用是选择性萃取关键,该工艺较传统苯共沸蒸馏降低52.6%能耗和57.9%碳足迹,兼具生物可降解性与可再生合成优势。

  

在化工分离领域,1-甲氧基-2-丙醇(PGME)与水形成的高含水量共沸物一直是行业痛点。草酸二丁酯(DBO)这位"分子捕手"凭借其羰基(C=O)与PGME羟基(-OH)的特异性氢键作用,在萃取过程中展现出惊人的选择性——就像精准的分子钥匙,只对目标物PGME"开锁"。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)图谱上出现的特征峰位移,如同分子间的"牵手舞步",直观印证了这种相互作用机制。

工艺创新方面,研究者巧妙地将萃取与蒸馏"联姻",构建的混合流程如同精密的分离交响乐:溶剂循环量降低37.0%,能耗直降52.6%,更令人振奋的是碳足迹骤减57.9%,完全碾压传统苯共沸蒸馏工艺。生命周期评估(LCA)报告显示,DBO这位"绿色使者"不仅毒性低、可生物降解,还能通过可再生途径合成,完美契合碳中和时代需求。

这项研究为高含水量共沸物分离提供了新范式,其揭示的氢键驱动分离机制,犹如为分离科学领域打开了一扇新窗口。从分子相互作用解析到工艺流程设计,再到环境效益评估,形成了完整的创新链条,对制药、精细化工等领域的溶剂回收具有重要启示。

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