1-Butyl-3-methylpiperidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ($[bmpip][Tf_2N]$) 이온성 액체를 대상으로 약 303 K로부터 약 343 K의 온도 범위와 약 30 MPa까지의 압력 범위에서 이온성 액체에 녹는 이산화탄소 ($CO_2$)의 용해도를 측정하였다. 우리가 아는 한, $[bmpip][Tf_2N]$에 대한 $CO_2$의 용해도 데이터는 다른 연구자들에 의해 지금까지 문헌에 발표된 바가 없다. 가변부피투시창 (variable-volume view cell)이 장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 온도를 변화시키면서 여러 가지 조성을 갖는 $CO_2+[bmpip][Tf_2N]$ 혼합물의 기포점 또는 구름점 압력을 측정함으로써 $[bmpip][Tf_2N]$에서의 고압 $CO_2$의 용해도를 결정하였다. 이온성 액체가 가지고 있는 양이온이 $CO_2$ 용해도에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, 본 연구에서 사용한 $[bmpip][Tf_2N]$에 대한 $CO_2$ 용해도 데이터를 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide($[bmim][Tf_2N]$)에 대한 $CO_2$ 용해도 데이터와 비교하였다. 압력이 증가함에 따라 $[bmpip][Tf_2N]$에 대한 $CO_2$ 용해도는 급격히 증가하였으며 온도가 증가함에 따라 용해도는 감소하였다. $[bmpip][Tf_2N]$와 $[bmim][Tf_2N]$ 두 이온성 액체에 대하여 $CO_2$의 용해도는 몰분율 기준으로 온도 및 압력 조건에 관계없이 거의 같았다. Peng-Robinson 상태 방정식을 사용하여 $CO_2+[bmpip][Tf_2N]$ 혼합물 시스템에 대한 상평형 모델링을 수행하였다.
Solubility data of carbon dioxide ($CO_2$) in 1-butyl-3-methylpiperidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ($[bmpip][Tf_2N]$) ionic liquid are presented at pressures up to about 30 MPa and at temperatures between 303 K and 343 K. As far as we know, the data on the $CO_2$ solubility in the $[bmpip][Tf_2N]$ ionic liquid have never been reported in the literature by other investigators. The solubilities of $CO_2$ were determined by measuring the bubble point or cloud point pressures of the $CO_2+[bmpip][Tf_2N]$ mixtures with various compositions using a high-pressure equilibrium apparatus equipped with a variable-volume view cell. To observe the effect of the cation composing the ionic liquid on the $CO_2$ solubility, the $CO_2$ solubilities in $[bmpip][Tf_2N]$ used in this study were compared with those in 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)-imide ($[bmim][Tf_2N]$). As the equilibrium pressure increased, the $CO_2$ solubility in $[bmpip][Tf_2N]$ increased sharply. On the other hand, the $CO_2$ solubility decreased with increasing temperature. The mole fraction-based $CO_2$ solubilities were almost the same for both $[bmpip][Tf_2N]$ and $[bmim][Tf_2N]$, regardless of temperature and pressure. The phase equilibrium data for the $CO_2+[bmpip][Tf_2N]$ systems have been correlated using the Peng-Robinson equation of state.
