甲基全氟异丁基醚（HFE-7100）是3M公司开发的Novec™系列的一种代表性产品，由于其独特的分子结构而表现出优异的综合性能：全氟丁基部分赋予了强烈的疏水性和疏油性，而甲氧基部分提供了适度的极性（3MTM NovecTM 7100，2025）。HFE-7100最初作为氯氟烃（CFCs）的替代品开发，具有零臭氧消耗潜能（ODP）、不可燃性、低毒性和良好的热化学稳定性，满足了精密清洗行业对“绿色溶剂”的严格要求（Muñoz-Rujas等人，2020年；Tsai，2005年）。在半导体晶圆制造、硬盘驱动器组装和光学镜头维护等高端制造领域，清洗过程通常需要同时去除非极性污染物（如颗粒和氟化油）以及极性污染物（如指纹和助焊剂残留物）。虽然纯HFE-7100对氟化油的溶解度很高，但其去除极性污染物的效率有限。为了扩大其清洗范围，工业界通常采用“共溶剂”策略，将HFE-7100与异丙醇（IPA）混合使用（3MTM NovecTM 71IPA，2025）。IPA成本低廉且挥发性适中，更重要的是，它显著增强了系统对极性污染物的溶解能力，提高了复杂残留物的清洗效率（Kehren，2002年）。
然而，这种策略引入了工程分离挑战。在循环气相清洗过程中，由于反复的蒸发和冷凝以及溶解油的积累，清洗浴中的组分比例逐渐偏离共沸点（Srishti等人，2024年），最终导致溶液的清洗效率显著下降。传统的单级蒸馏无法实现高纯度再生，因为共沸点处的汽液组成相同（Cortel等人，2024年）。这不仅意味着高价值氟化资源的损失，还可能对环境造成负担，因为HFE-7100被归类为全氟和多氟烷基物质（PFAS）（HFE 7100，2024年），因此其高效回收和精确重组变得至关重要（Baca等人，2024年）。
为了突破这一“共沸障碍”并在低能耗下实现高效分离，研究人员转向了先进的特殊蒸馏技术（Kiss，2014年）。当前的工业实践，如物理吸附或简单闪蒸，通常只能去除高沸点油，无法实现HFE-7100和IPA的精确分离。因此，压力摆动蒸馏（PSD）和萃取蒸馏（ED）已成为分离此类共沸物的主要方法（Aquilon等人，2023年；Guo和Wang，2019年；Liang等人，2017年；Sun等人，2019年）。虽然PSD避免了第三组分的引入，但由于需要回收大量共沸流和设备成本较高，通常能耗较高。萃取蒸馏利用第三组分（萃取剂）来改变相对挥发性，提供了更高的操作灵活性。然而，传统的有机萃取剂（如乙二醇或磺烷（Sprakel等人，2019年）往往存在挥发性问题，可能导致产品污染并使后续溶剂回收过程复杂化。
近年来，离子液体（ILs）作为传统萃取剂的替代品出现。作为由有机阳离子和无机/有机阴离子组成的“可设计溶剂”，ILs具有独特的物理化学性质，包括几乎为零的蒸气压、高热稳定性和可调的极性（Austen Angell等人，2012年；Chen等人，2019年；Ghandi等人，2014年；Lei等人，2017年；Zhang等人，2024年）。ILs的几乎为零的蒸气压基本上消除了操作过程中的溶剂损失，并防止了蒸馏液的污染，简化了分离流程。许多研究表明，ILs在分离共沸混合物方面具有优越的效果（Kianfar和Mafi，2020年；Jork等人，2004年；Pereiro等人，2012年；Wang等人，2025年）。例如，Rao等人（2025年）系统分析了ILs作为萃取剂的优点和局限性，并提出了未来研究方向，以解决工业应用中的可扩展性和成本挑战。Cheng等人（2024年）证明了[EMIM][OAC]在分离乙酸乙酯（EAC）/IPA/水三元共沸物方面的卓越效果，其性能优于传统萃取剂。工艺优化模拟显示，总年化成本（TAC）降低了36.04％，能耗降低了37.72％，为工业应用提供了更高效和经济的解决方案。同样，Dong等人（2025年）将甲醇/苯/乙腈体系的成功分离归因于[EMIM][OAC]与甲醇之间的强氢键作用，与基于氯苯的工艺相比，溶剂损失减少了57.86％，能耗降低了86.9％。
尽管ILs具有潜力，但使用ILs分离HFE-7100/IPA共沸体系的相关研究尚未报道。现有文献主要关注二元汽液平衡（VLE）数据（Muñoz-Rujas等人，2020年），缺乏对ILs作为这种特定氟溶剂体系萃取剂的系统研究。根据先前的研究，含有醋酸根或二氰胺阴离子的咪唑鎓基ILs通常与醇类有强烈的相互作用（Qi等人，2020年；Zhu等人，2020年）。为了解决这一空白，本研究实验研究了在三种离子液体[BMIM][OAC]、[EMIM][OAC]和[EMIM][DCA]存在下HFE-7100/IPA体系的VLE行为。实验结果使用NRTL、Wilson和UNIQUAC模型进行了关联分析，以确定最合适的热力学框架。此外，在Aspen Plus中进行了严格的工艺模拟和经济分析，设计了基于IL的萃取蒸馏过程，并将其可行性及成本效益与传统的压力摆动蒸馏过程进行了比较。本研究旨在为有价值的氟化溶剂的高效回收提供理论基础和技术指导，有助于资源保护和环境保护。
