分析化学中的分离技术课程论文

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1、离子液体及其在萃取中的应用姓名:许文洁专业:物理化学学号:030130248摘要：环境问题日益成为人们关注的焦点。离子液体作为一种绿色溶剂可以较好的解决原有的挥发性有机溶剂造成的环境污染问题。本文阐述了离子液体在萃取分离中的应用进展。重点介绍了离子液体在萃取分离有机物、金属离子和生物分子及燃料脱硫方面的应用研究。关键词：离子液体；绿色溶剂；金属离子；萃取；分离Abstract：Environmentalproblemisincreasinglybecomethefocusofattention.Asagree

2、nsolvent,ionicliquidisagoodsolutiontotheoriginalenvironmentpollutionproblemcausedbythevolatileorganicsolvents.Thispaperexpoundstheapplicationofionicliquidsinextractionandseparation.Focusontheionicliquidsappliedresearchinextractionandseparationoforganicmatte

3、r,metalionsandbiologicalmoleculesandfueldesulfurizationaspects.KeyWords：ionicliquid；greensolvent；metalions；extraction；separation1．离子液体离子液体是指呈液态的离子化合物,最简单常见的离子液体是处于熔融状态的氯化钠。由于一般的离子化合物都是固体,所以在以往的印象中离子液体必然是与高温相联系的。但高温状态下物质的活性大、易分解,很少可以作为反应、分离溶剂使用。室温离子液体是指在室温附近

4、很大的温度范围内均为液体的离子化合物,它很好的解决了高温条件下的不稳定问题,因此室温离子液体具有很大的潜力作为溶剂使用。现在在研究当中称离子液体一般即指室温离子液体。离子液体体系中没有分子而均为离子,因此液体具有很高的导电性,常被用于作为电池的电解液[1,2]。由于离子液体是离子态的物质,挥发性很低,不易燃,对热稳定,这就保证了它对环境没有以往挥发性有机溶剂(VOC)所无法避免的污染。正是如此,它被称为是一种绿色溶剂,可以被用来替代原有的有机溶剂作为反应和分离介质来开发清洁工艺[3,4]。由于环境的压力在逐渐

5、加大,室温离子液体的研究开发逐渐得到更多的重视。2．离子液体的合成方法离子液体的合成步骤一般包括阴离子和阳离子的合成以及阴阳离子的反应结合。以烷基咪唑类离子液体为例,合成时首先在咪唑的1,3位上引入烷基基团变成氯化1-甲基-3-乙基咪唑,然后与目标阴离子进行阴离子交换反应形成所需产物。以往一般使用银作为与目标阴离子配对的阳离子,然后银盐和氯化1-甲基-3-乙基咪唑在水相或者在甲醇水体系中进行离子交换。这种方法的缺点在于它需要使用价格较高的银。现在的离子交换反应一般在非水相中进行,也就是采用将氯化1-乙基-3-

6、甲基咪唑溶解在丙酮或乙腈中,然后将铵化阴离子再溶解到其中形成需要的离子液体化合物,这一步的关键是在于NH4Cl在有机相中不溶,从而可以推动整个反应趋向平衡[5]。3．离子液体的性质研究室温离子液体研究的一个关键问题是如何降低体系的熔点,这直接关系到离子液体的使用温度范围。离子液体的熔点是通过选用不同的阴阳离子来调节的,为了削弱离子键,一般都使阳离子在结构上不对称,分子尺寸相对较大。对于烷基咪唑类和烷基吡啶类的离子液体,烷基侧链的分子数越多,则分子尺寸越大,熔点就越低,然而当分子数增加到一定时,不同的烷基链间的

7、分子间作用力加强,有可能会抵消离子键的削弱,反而会导致熔点升高。J.D.Holbrey等[6]对1,3-二烷基咪唑类离子液体中烷基的碳原子个数多少对熔点的影响作了研究。以[BF4]-为阴离子的1-烷基-甲基咪唑,碳原子数目在5~9时熔点最低达到-90。C,如果再增加碳原子的数目熔点反而会提高。对于以[PF6]-作为阴离子的离子液体,熔点在碳原子数6~8时为最低,在-80C左右。PierreBonhote等[7]对共同以磺酸三氟化碳(triflate,TfO-)作为阴离子的咪唑类的离子液体的熔点进行了比较。结果

8、发现1-甲基3-乙基咪唑是此类中熔点最低的化合物,当改变烷基或增加烷基碳原子数时熔点反而增加。C.J.Bowla等[8]研究了正烷基吡啶类离子液体的熔点影响因素,结果表明烷基中碳原子数为12、阴离子为氯时熔点为68~70C,它比碳原子数目更加多的离子液体熔点要低。PierreBonhote等[7]和J.S.Wilkes等[9]比较了阴离子对于乙基甲基咪唑类离子液体的影响,在比较中采用了TfO-(tr