烷基醇萃取水溶液中乳酸乙酯的实验研究与机理分析

　　针对乳酸乙酯(ethyl lactate)与水共沸导致分离能耗高的问题，研究人员通过测定水+乳酸乙酯+烷基醇(1-戊醇/1-庚醇/1-辛醇/1-壬醇)体系的液液相平衡(LLE)数据，结合NRTL、UNIQUAC模型参数回归及UNIFAC模型预测，系统评估了碳链长度对分配系数(D)和分离因子(S)的影响，并通过σ-profile、RDG分析等揭示了分离机制，为绿色溶剂提纯提供了理论依据。

　　

乳酸乙酯作为一种生物基绿色溶剂，在塑料、涂料等领域应用广泛，但其与水形成共沸物导致传统蒸馏分离能耗极高。如何通过节能工艺实现高效分离成为行业痛点。中国石油大学的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表论文，创新性地采用烷基醇萃取法破解这一难题。

研究团队运用液液相平衡(LLE)实验测定技术，在303.2 K和101.3 kPa条件下系统考察了四种烷基醇(1-戊醇至1-壬醇)对水-乳酸乙酯体系的分离效果。通过气相色谱(GC)分析组分含量，结合GMcal_TieLinesLL工具验证Gibbs稳定性准则，并采用量子化学计算手段包括σ-profile（表面电荷分布）、变形电荷密度和RDG（约化密度梯度）分析等揭示分子作用机制。

Experimental reagents
实验选用高纯度试剂，通过GC验证所有物质纯度符合要求，其中乳酸乙酯为外消旋混合物，实验用水电导率<0.1 μS/cm。

LLE data
测定数据显示：随着烷基醇碳链增长，分配系数D₁
、D₂
逐渐降低而分离因子S显著提升。1-壬醇的S值最高达56.2，但1-戊醇具有最大D值(0.82)。三元相图验证了物料守恒定律，两相区面积随碳链延长而扩大。

Conclusion
研究证实：1）碳链长度与分离效率呈正相关，1-壬醇的分离性能最优；2）NRTL和UNIQUAC模型均能较好拟合实验数据，RMSD<1.12%；3）σ-profile分析表明烷基醇羟基与乳酸乙酯羰基形成强氢键，RDG图谱证实范德华力是相分离的主要驱动力。

该研究不仅为乳酸乙酯的工业分离提供了溶剂筛选依据，更通过多尺度模拟方法建立了萃取剂设计原则。中央高校基本科研业务费和青岛市博士后项目的资助支持了这项兼具理论深度与应用价值的成果。