離子液體通過定向溶劑萃取實現高效低溫海水淡化
在全球范圍內，飲用水資源的短缺問題越發嚴重。地區性的長期干旱及區域性的工業和住宅污染也加劇了這一日益嚴重的危機。考慮到海洋和地下鹽水含水量占全球水的97.5％，淡化海水是滿足淡水需求最有前途的手段。盡管基于膜的脫鹽工藝，如反滲透(RO)已引起了廣泛關注，但對電力的高需求使其在低資源環境中的應用充滿挑戰。在集中式工廠中，RO可以實現高能效，低至2 kWh/m3，這主要是由于實施了機械能量回收系統，但是在較小規模下，能源成本會更高，達17 kWh/m3。
相比之下，定向溶劑萃取(DSE)被《科學人雜志》(2012年)評為改變世界的十大想法之一，因為它需要相對較低的操作溫度。DSE：使用特定任務型的定向溶劑(DS)，該溶劑不溶于水，但能溶解水而且溶解性隨溫度變化，定義為水產率單位(％/℃)。其溶解性是溶劑親疏水特征之間微妙的平衡以及與溶質之間分子間相互作用的結果。DSE流程實施的主要障礙是確定最佳DS。目前，癸酸的水產率為0.027％/℃，是迄今為止表現最好的DS。這種極低的產量導致較低的水生產率和相對較高的能耗。與脂族酸相反，易于官能化的雜芳族將能夠使疏水性和親水性達到理想的平衡，從而達到最佳的DS性能，但目前尚未見到出于類似的研究。
基于此，美國圣母大學的Brandon L. Ashfeld等人報道了通過實驗和分子動力(MD)模擬相結合發現的DSE的N雜環特定離子液體(TSIL)的研究，研究結果表明新型TSIL比癸酸的淡水產量提高了十倍。
DSE作為一種新興的非膜脫鹽技術，其特點是能夠利用非常低的溫度廢熱(低至40 ℃)。由于定向溶劑具有微妙的平衡溶解度特性，它不溶于水，但能溶解水并排斥鹽離子。
文章研究結果表明離子液體(ILs)作為一種新型的定向溶劑，可以大大提高鹽水的脫鹽率，從而顯著降低能耗和消耗。適合DSE的離子液體是[Emim][Tf2N]，它的產水量比目前使用的癸酸高出許多。
通過分子動力學模擬和Gibbs自由能計算，研究人員發現水在[Emim][Tf2N]中的溶解在能量上是有利的，但是[Emim][Tf2N]離子在水中的溶解需要大量的能量。
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