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工业气体中混杂有水蒸气会对生产运输设备以及应用产生不利影响,为了保证整个生产流程持续安全且高效的运行,气体中水分的脱除至关重要。本文采用量化计算探索,分子动力学模拟加实验验证的方式,对离子液体与气体和水的相互作用关系进行研究,揭示离子液体脱水的机理。(1)优化得到不同阴阳离子、H20和N2的结构,计算它们之间的结合能。结果表明,阴阳离子均倾向于与H2O相结合,并且通过表面电荷分布的计算也可以得到相似的结论。将阴阳离子两两组合形成9种不同的离子液体,计算它们与H2O、N2之间的结合能。结果表明,离子液体均倾向于与H2O相结合,且阴离子相同时,阳离子的链长越短,与H2O之间的作用强度越大;而不同阴离子的离子液体与H2O之间的相互作用强弱排序为[BF4]-类>[PF6]-类>[Tf2N]-类。除此之外,通过独立梯度模型分析,将不同离子液体,阴阳离子与H2O和N2之间的相互作用关系,创新性地将不可感触的作用力以图形的形式定性展现,且结论与量化计算相吻合,从分子层面上解释了脱水的机理。(2)利用分子动力学模拟研究了不同离子液体的微观结构,以及不同的阴阳离子、离子液体与水之间的微观结构。结果表明,水主要倾向于与阴离子相结合,在空间上能够紧密相关,这与量化计算也相符。通过研究三种离子液体[OMIM][BF4]/[OMIM][PF6]/[OMIM][Tf2N]与不同含量水的微观结构,表明阴阳离子、阳-水、阴-水之间的相互作用均随着水含量的增大而减弱,而水-水则与之相反。最后,通过阴阳离子与水之间的作用位点表明,水分子中的氧原子倾向与阳离子的C5原子相结合,以及与阴离子[BF4]-/[PF6]-的氟原子和[Tf2N]-的氧原子相结合。(3)宏观上测定了三种不同离子液体与水之间的饱和蒸汽压数据,并与UNIFAC模型的预测值进行对比,结果表明两者偏差较小。通过实验可知,在相同的温度和摩尔分数下,二元体系(H2O+[OMIM][BF4])的饱和蒸汽压最小,(H2O+[OMIM][PF6])次之,(H2O+[OMIM][Tf2N])最大,且在一定组成范围内,温度升高会导致体系饱和蒸汽压也在升高。这从宏观上验证了量化计算的正确性,同时也为离子液体用于气体的干燥奠定了数据基础。