4N级丙酸乙酯是锂电池电解液的关键组分，对其与乙醇、水形成的三元共沸物进行绿色低碳分离具有重要的研究价值。离子液体作为新一代绿色介质，在替代分子溶剂方面展现出广阔的应用前景。然而，前人在筛选离子液体时，仅考虑热力学及工艺多目标性能指标，却忽略了离子液体在回收过程中可能发生热分解这一问题，导致该方案在工业上难以实现。针对这一不足，我院郭超副教授团队提出了一种逐级筛选离子液体的策略，结合分子尺度的热力学预筛选与工艺尺度的并行粒子群优化算法，并以热分解温度为关键约束，系统评估了多种离子液体的分离潜力。结果表明，尽管[EMIM][DEP]、[EMIM][SCN]、[EMIM][Ac]和[EMIM][DCA]均表现出优异的热力学性能，但仅有[EMIM][DEP]通过了工业可行性筛选。通过量子化学计算与波函数分析，揭示了[EMIM][DEP]与丙酸乙酯之间的氢键及范德华作用机制。设计了[EMIM][DEP]萃取精馏工艺，比较了单级闪蒸、多级闪蒸及闪蒸-吹脱三种工艺配置，并提出了单热泵与双热泵节能策略。与传统的甘油工艺相比，[EMIM][DEP]闪蒸-吹脱工艺的能耗、年总成本和废气排放分别降低了41.05%、42.75%、42.79%；进一步采用单热泵策略后，年总成本较原始[EMIM][DEP]工艺降低了24.77%。该研究为4N级化学品共沸物分离提供了从分子筛选到过程优化的系统性解决方案。目前该研究成果已在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》期刊在线发表。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金（22008015）的资助。

　　文章链接地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.6c01976