Solubility of gases in ionic liquids - experimental investigation and modeling

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Ionische Flüssigkeiten werden zunehmend als Reaktionsmedien zur Durchführung von z.B. Hydroformylierungen, Hydrierungen und Oxidationsreaktionen diskutiert. Eine ingenieurwissenschaftliche Behandlung solcher chemischer Reaktionen erfordert die quantitative Kenntnis der Löslichkeit von z.B. Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Sauerstoff in ionischen Flüssigkeiten. Zur Abtrennung der dabei erzeugten Wertstoffe wird neben Standardverfahren (z.B. Destillation und Extraktion) auch die "Überkritische Extraktion" diskutiert. In diesem Zusammenhang interessiert die Löslichkeit von Kohlendioxid in ionischen Flüssigkeiten. Die wenigen für die Löslichkeit von Kohlendioxid in ionischen Flüssigkeiten vorliegenden experimentellen Angaben zeigen einen großen Einfluss kleiner Wasserkonzentrationen auf die Löslichkeit von Kohlendioxid. Zur Löslichkeit der anderen, oben erwähnten Gase liegen in der Literatur praktisch keine quantitativen Angaben vor. Ebenso fehlen Angaben zum Einfluss von Wasser (im ionischen Lösungsmittel) auf die Löslichkeit dieser Gase. Der vorliegende Antrag hat zum Ziel, eine Methode zur Korrelation bzw. Vorhersage der Löslichkeit der erwähnten Gase in (auch wasserhaltigen) ionischen Flüssigkeiten zu entwickeln. Dazu sollen folgende Arbeiten durchgeführt werden: 1. Es soll die Löslichkeit von H2, CO, O2 und CO2 in ausgewählten ionischen Flüssigkeiten experimentell bestimmt werden. 2. Es ist beabsichtigt, ebenfalls in experimentellen Untersuchungen, den Einfluss von Wasser auf die Löslichkeit der erwähnten Gase in den ausgewählten ionischen Flüssigkeiten zu untersuchen. 3. In theoretischen Arbeiten soll versucht werden, die Löslichkeit der Gase mit ausgewählten, die ionische Flüssigkeit charakterisierenden Parametern zu korrelieren und dabei auch den Einfluss geringer Wassermengen im Lösungsmittel zu erfassen. Diese theoretischen Arbeiten sollen so angelegt werden, dass eine Vorhersage der Löslichkeit der erwähnten Gase in anderen, nicht experimentell untersuchten ionischen Flüssigkeiten möglich wird.