离子液体及聚离子液体的吸附分离性能研究

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1、离子液体及其聚合物的吸附分离性能研究摘要：综述了近年来离子液体及其聚合物在吸附分离性能方面的研究进展。离子液体是目前广泛认同的绿色分离溶剂，其性质和用途与其结构紧密联系，可以改变阴、阳离子的组合来改变离子液体的性质及用作各方面的应用。本文综述了不同离子离子液体及其聚合物在萃取、渗透汽化方面的应用，简述了不同阴阳离子结构及不同试剂对其吸附分离性能的影响关键词：离子液体；萃取；渗透汽化；分离性能1、引言近年来，作为一类环境友好的化合物，室温离子液体的研究备受关注。离子液体(ionicliquids)就是

2、在室温(或稍高于室温)下呈液态的仅由离子所组成的液体，又称“室温熔融盐”(RoomtemperaturemoltenSalts)，室温离子液体(Roomtemperatureionicliquids)等[1]。室温离子液体是一种由含氮杂环的有机阳离子和一种无机阴离子（表1）组成的盐，可以通过选择合适的阳离子、阴离子和配体，调变离子液体的化学、物理性能。Table1.Apartofcationandanionsforionicliquids[2]2、离子液体2.1离子液体的吸附性能1）紫外分光光度法测

3、量离子液体的吸附性能通常，可采用将离子液体加入待吸附溶液并置于恒温振荡器中振荡吸附，平衡后静置，待两相完全分层后，取上清液，用紫外分光光度法测定化合物的浓度[4]。张娟娟[5]等研究了吸附时间、固液比、样品浓度对N-甲基咪唑键合硅胶固定化离子液体(SilprMim)吸附黄酮类化合物性能的影响。图1.吸附效率随时间（a）、随固液比（b）和样品浓度（c）的变化曲线Fig1.Variationcurveofadsorptionefficiencyvstime(a).solid-liquidratio(b)

4、andanalytesconcentration(c)(■)Quercetin;(▼)Luteolin;(★)Genistein;由图1a可知，随着时间的延长，SilprMim对3种化合物的吸附效率呈上升趋势，并且染料木素、木犀草素和槲皮素均在30min内达到最大吸附效率。可以推断30min时，3种化合物在两相间的分配基本达到平衡。由图1b和图1c可知，固定化离子液体对3种化合物的吸附效率随着固液比的增大而增加，随着样品浓度的增大而降低。2）阻抗法测量离子液体的吸附性能离子液体通常具有高粘性[6,7

5、]，其粘度是影响物质在离子液体中传质速率的重要因素之一。当离子液体吸附有机溶剂后，其粘度显著下降[8]，从而降低了离子在电场作用下运动的阻力，使得其运动速率增加。一般情况下，运动速率的增加可以明显增加离子液体膜导电性；而当离子液体中有机溶剂的含量很高时，混合物的粘度已经很低，随着有机溶剂份额的增加，离子液体的浓度下降，因此使离子液体膜的电导率下降[9,10]。基于这一现象，亓永[11]等采用对粘度有敏感响应的硅酸镧镓晶体微天平，实时检测[C8mim][BF4]的粘度-温度曲线以及吸附四氯化碳蒸气过程

6、中的吸附量动态变化。研究结果表明，[C8mim][BF4]的粘度随温度上升而下降，其变化趋势可以用指数衰减函数拟合。此外，[C8mim][BF4]的粘度随吸收CCl4量的增加而下降，LCM的动态电阻的导数与CCl4含量之间可以采用非线性和分段线性拟合。需要说明的是，离子液体对不同的有机溶剂的吸附能力存在差异[12,13,14,15]，因此不同的有机溶剂对离子液体膜电导率的影响程度不同。申大忠等[16]采用高频阻抗计测定了离子液体与有机溶剂相互作用过程中的电阻抗变化。图4[c8min][Br]（a）、

7、[c8min][BF4]（b）离子液体膜对有机溶剂的吸附量与其起始浓度的关系（吸附时间=15min）1）环己烷；2）四氯化碳；3）乙酸乙酯；4）乙醇；5）丙酮由图4可知，[C8mim][Br]于水溶性有机溶剂如丙酮和乙醇的吸附能力较强，而对于难溶于水的溶剂如四氯化碳、环己烷的吸附相对较弱。离子液体[C8mim][BF4]的情况正好相反，它对于难溶于水的溶剂如四氯化碳、环己烷的吸附能力较强，而对水溶性有机溶剂如丙酮和乙醇的吸附能力相对较弱。离子液体[C8mim][Br]和[C8mim][BF4]对极性

8、不同的有机溶剂的吸刚性能的差异与这两种离子液体的结构有关。同[C8mim][BF4]相比，[C8mim][Br]的正、负离子的离子半径差距更大，使[C8mim][Br]的极性较强，易溶于水，所以它对易溶于水、极性强的有机溶剂吸附能力较强，而对难溶于水、极性较弱的有机溶剂吸附能力较弱：由于BF4一的离子半径明显比Br一的离子半径大，使[C8mim][BF4]中正、负离子的离子半径的差距相对小一些，因此[C8mim][BF4]的极性相对较弱，是一种难溶于水的离子液体，它较