Gaslöslichkeit in ionischen Flüssigkeiten - Experimentelle Untersuchungen und Modellierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Vorhabens wurde in experimentellen Untersuchungen die Löslichkeit von bis zu 7 einzelner Gase in bis zu 5 reinen ionischen Flüssigkeiten, von Mischungen aus CO2 und H2 in einer reinen ionischen Flüssigkeit und eines Gases in wässrigen Lösungen einer ionischen Flüssigkeit im Temperaturbereich zwischen min. 20 °C und max. 140 °C bei Drücken bis ca. 100 bar bestimmt. Die Messwerte wurden zur Bestimmung von Henryschen Konstanten und partiellen Volumina des gelösten Gases in der ionischen Flüssigkeit ausgewertet. Im Detail wurden folgende Kombinationen aus ionischer Flüssigkeiten und Gas untersucht: 1-Butyl-3-methyl-imidazoliumhexafluorophosphat ([bmim]PF6) - 4 Gase (CO2, CO, O2 und H2); 1-Butyl-3-methyl-imidazolium methylsulfat ([bmim]CH3OSO3) - 5 Gase (CO2, CO, H2, CH4 und Xe); 1-Hexyl-3-methylimidazoliumbis(trifluoromethylsulfonyl)-imid ([hmim][Tf2N]) – 7 Gase (CO2, CO, H2, O2, CH4, CF4 und Xe) und Mischungen aus CO2 und H2; 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)-imid ([bmpy][Tf2N]) – 2 Gase (CO2 und H2); 1,2-Butylencarbonat (Löslichkeit von H2); (Gemische aus Wasser + 1-Butyl-3-methyl-imidazolium methylsulfat ([bmim]CH3OSO3) – (Löslichkeit von CO2). Im Verlauf des Projekts erschienen einige teilweise kontrovers diskutierte Publikationen und Konferenzbeiträge zur Expansion von ionischen Flüssigkeiten durch gelöste Gase. Diese veranlassten uns die bei den experimentellen Untersuchungen der Gaslöslichkeit angefallenen volumetrischen Daten zur Bestimmung der Volumenexpansion der ionischen Flüssigkeiten durch gelöste Gase auszuwerten. Diese Arbeiten waren im ursprünglichen Arbeitsprogramm nicht vorgesehen. Sie erschienen jedoch so interessant, dass sie durchgeführt wurden. Genaue Angaben zur Löslichkeit von Gasen (sowohl einzelner Gase als auch von Gasgemischen) in ionischen Flüssigkeiten (sowohl in reinen Flüssigkeiten als auch in Lösungsmittelgemischen) sind für zahlreiche ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen (von theoretischen Arbeiten, z.B. „molekulare Simulation“ bis zu anwendungsnahen Fragen, wie z.B. „Auslegung von Reaktoren zur Umsetzung unter Beteiligung gasförmiger Komponenten“) von Bedeutung. Es wäre deshalb wünschenswert, die im Vorhaben durchgeführten Arbeiten weiterzuführen und auszudehnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Solubility of CO2 in the Ionic Liquid [hmim][Tf2N]: J. Chem. Thermodynamics 38 (2006) 1396-1401
J. Kumełan, Á. Pérez-Salado Kamps, D. Tuma, G. Maurer
- Partial Molar Volumes of Selected Gases in Some Ionic Liquids. Fluid Phase Equilibria 275 (2009) 132 – 144
J. Kumełan, D. Tuma, G. Maurer
