离子液体双水相的相平衡与萃取应用分析

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1、第一章绪论1．1引言20世纪化学工业的发展提高了人类生活质量，给人类生活带来了便利，但同时也对生态环境造成了严重的破坏。20世纪90年代后期兴起的绿色化学，旨在从源头上消除环境污染问题。绿色化学即是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂等。离子液体(ionicliquid)是在绿色化学的框架下发展起来的一种全新的介质和功能材料。离子液体，又称室温离子液体(roomtemperatureionicliquid)或室温熔融盐(roomtemperaturemoltensalt)，是在室温下完全由离子

2、组成的液体电解质【1】。它具有许多优异的性质，如液体状态温度范围宽，几乎没有蒸汽压，不挥发，无可燃性，电化学窗口宽，对无机物和有机物有良好的溶解能力等等。离子液体的这些独特的物理化学性质引起了学术界和产业界的极大关注，其研究和应用领域不断扩大。最早关于室温离子液体的文献可追溯到1914年，Walden等【21报道了在室温下呈液态的盐类．硝酸乙基胺。Hurley等【3】于1951年报道了第一个氯铝酸型离子液体体系AICl3一Ethylpyridiumbromide(C2PyBr)。20世纪70年代，Osteryoung等【4】重!新合成了基于N．

3、烷基吡啶的氯铝酸型离子液体。但这类离子液体对水过分敏感，因此不适合含水体系及在空气中长时间的暴露，从而限制了该类离子液体的广泛应用。1992年，Wilkes等【5】合成了第一个对水和空气稳定的离子液体[C2mim][BF4】，不久[C2mim][PF6】也问世了。此后，大量的由咪唑阳离子与[BF4】。、【PF6]。等阴离子构成的新一代离子液体被相继合成。1996年，Bonhote[61等报道了含[N(CF3S02)2]。的咪唑类离子液体。到2000年前后，吡咯类‘71、季铵盐类【引、季膦盐类‘91、多铵判101、甚至双咪唑类阳离子㈣等相继被报道

4、，阴离子种类【12】更是繁多，迅速扩大了离子液体的种类，为离子液体的基础研究和应用的大规模开展奠定了基础。进入2l世纪，离子液体研究进入一个新的阶段。新型离子液体不断涌现，其主要特征是从“耐水体系"向“功能体系”发展，如酸性离子液体【13】，手性离子液体‘141，具有配体性质的离子液体【15】，氨基酸和DNA离子液体【161，复合离子液体或其它功能性离子液体‘17郴】，溶解纤维素的功能性离子液体【191，溶解金属氧化物的一些功能性离子液体‘20】等。在全世界范围内，形成了一股离子液体的研究热潮，一些离子液体已经用于规模化生产，基于离子液体的一些

5、生产工艺也相继建立，随着新技术的不断发展，离子液体必将带来一系列的工艺改进和技术进步。l离子液体双水相的相平衡及萃取应用研究1．2离子液体的种类与合成方法1．2．1离子液体的种类离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的盐，按阴阳离子的不同排列组合方式，离子液体的种类有1018种之多【2l】。目前常用的离子液体主要分为四类【221，分别是咪唑类、吡啶类、季铵盐类和季膦盐类。二烷基咪唑因其易于合成而且性质稳定是最常用的离子液体。当然，离子液体的种类已不仅限于这些，其他代表性的离子液体还有胍类离子液体‘23‘241，锍盐离子液体【25‘261，两性离

6、子液体【27】，手性离子液体【28之91等。常见阳离子和阴离子列于表1．1和表1．2。表1-1离子液体阳离子的结构示意图英文名称缩写结构中文名称quatermaryammoniumpyridinium[RiR2R3py]tetraalkylphosphonium[P1234】pyrrolidiniumR1季铵阳离子小㈣晰季膦阳离子吡咯啉阳离子R／＼N+＼／。R／＼<＼／＼／3R第一章绪论halidetetrafluoroborate【C1，Br．I]‘[BF4]‘hexafluorophosphate【PF6】。acetate【CH3C02]’

7、methylsulfate[MeS04】’ethylsulfate【EtS04]’CI。，Br-，I。IeP----BI一5l／卜rcH八OI

8、O----也Sm洲3卤化阴离子四氟硼酸阴离子六氟磷酸阴离子乙酸阴离子硫酸单甲酯阴离子．I．IO--mS--OcH：cH。乙基硫酸酯阴离子坦OcH2cH3乙基硫酸酯阴离子dicyanimide[N(CN)2】。N_--．----．c—N—c—N双氰基胺阴离子根据阴离子的不同，可将离子液体分为两类：一类是卤代盐+AICl3(或AIBr3)离子液体，例如[C4mim]Cl+AICl3离子液体。此类离子液体研究

9、较早，最大的缺点是对水极其敏感，需要在真空或惰性气氛下操作和使用，因此其研究和应用受到极大的限制。另一类离子液体，是在1992年发现的熔点为12。C的