Analytical Science and Technology (분석과학)

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Solubility of carbon dioxide in ionic liquids with methylsulfate anion

Methylsulfate 음이온을 갖는 이온성 액체에 대한 이산화탄소의 용해도

  • Jung, Jun-Young (Department of Chemical Engineering and Nano-Bio Technology, Hannam University) ;
  • Lee, Byung-Chul (Department of Chemical Engineering and Nano-Bio Technology, Hannam University)
  • 정준영 (한남대학교 나노생명화학공학과) ;
  • 이병철 (한남대학교 나노생명화학공학과)
  • Received : 2011.01.26
  • Accepted : 2011.12.09
  • Published : 2011.12.25
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Abstract

Solubility data of carbon dioxide ($CO_2$) in the imidazolium-based ionic liquids with methylsulfate anion are presented at pressures up to about 45 MPa and at temperatures between 303.15 K and 343.15 K. The ionic liquids studied in this work were 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([emim][$mSO_4$]), 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([bmim][$mSO_4$]). The solubilities of $CO_2$ were determined by measuring the bubble point or cloud point pressures of the binary mixtures using a high-pressure equilibrium apparatus equipped with a variable-volume view cell. The equilibrium pressure increased very steeply at high $CO_2$ compositions. The $CO_2$ solubility in ionic liquids increased with increase of the total length of alkyl chains attached to the imidazolium cation of the ionic liquids. The phase equilibrium data for the $CO_2$ + ionic liquid systems have been correlated using the Peng-Robinson equation of state.

Methylsulfate 음이온을 갖는 이미다졸리움계 이온성 액체들을 대상으로 이온성 액체에 녹는 이산화탄소의 용해도를 측정하고, 이온성 액체가 가지고 있는 양이온의 변화에 따른 용해도의 차이를 비교하였다. 본 연구에서 사용한 methylsulfate 음이온을 가진 이온성 액체는 1-ethyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([emim][$mSO_4$])와 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate ([bmim][$mSO_4$])였다. 가변부피투시창(variable-volume view cell)이 장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 303.15 K에서 343.15 K까지 온도를 변화시키면서 여러 가지 조성을 갖는 이온성 액체와 이산화탄소의 혼합물의 기포점 압력을 측정함으로써 이온성 액체에서의 고압 이산화탄소의 용해도를 측정하였다. 이온성 액체에서 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라 압력이 급격히 증가하였으며, 온도가 증가함에 따라 용해도는 감소하였다. 또한 이미다졸리움 양이온에 붙어 있는 알킬 체인의 길이가 길수록 높은 용해도를 가지는 것으로 나타났다. Peng-Robinson 상태방정식을 사용하여 이온성 액체와 이산화탄소 혼합물 시스템에 대한 상평형 모델링을 수행하였다.

Keywords

References

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