離子液體萃取過(guò)程與新型離子液體制備技術(shù)(編輯修改稿)
2025-08-10 01:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 離子液體的種類自1914年第一個(gè)離子液體——柄酸乙鞍問(wèn)世以來(lái)，人們相繼合成了大量離子液體。大多數(shù)離子液體的陽(yáng)離子端為有機(jī)陽(yáng)離子，主要有季銨鹽類[R4N]+、季憐鹽類[R4P]+、燒基B比淀類[RCiim]、焼基略類[RiRspyrf和其他雜環(huán)類(圖31)。圖31常見(jiàn)的離子液體陽(yáng)離根據(jù)陰離子的不同可分為齒化鹽離子(如：[Aiaur， [AbCly]，[cucy—等)和非鹵化鹽離子(如：[BF4]； [PF6]， [NTf2] 等)。鹵化鹽離子液體對(duì)水極其敏感，要在完全真空或惰性氣體條件下進(jìn)行反應(yīng)與處理。而非鹵化鹽離子液體不同于商化鹽離子液體，其組成是固定的，而且其中許多種類對(duì)水、空氣穩(wěn)定，因此近幾年發(fā)展迅猛。圖32列舉了近幾年較常用的離子液體非鹵化陰離子。圖32常見(jiàn)的離子液體非鹵化陰離子 兩步合成法兩步法是合成離子液體最常用的方法，主要是陽(yáng)離子的形成和陰離子交換的過(guò)程(見(jiàn)圖33)。第一步是獲得目標(biāo)陽(yáng)離子。目標(biāo)陽(yáng)離子可以通過(guò)游離酸的質(zhì)子化作用得到，也可以通過(guò)叔胺、叔磷和齒代烴反應(yīng)得到。第二步是用目標(biāo)陰離子置換齒離子或加入路易斯酸得到目標(biāo)陰離子。圖33兩步法合成離子液體 —步合成法一步法合成離子液體可以改善反應(yīng)效率，并且基本可通過(guò)一鍋法進(jìn)行反應(yīng)。一步法也避免了中間產(chǎn)物的分離和提純步驟，從而提高了反應(yīng)產(chǎn)率。用一步法可以得到許多不含鹵素的離子液體。 新型離子液體的制備由于離子液體所具有的可設(shè)計(jì)性優(yōu)點(diǎn)，人們開(kāi)始設(shè)計(jì)研究在其結(jié)構(gòu)上引入需要的功能化基團(tuán)，從而形成滿足特定需求的功能化離子液體(TSILs， taskspecific ionic liquids)。功能化離子液體主要有陽(yáng)離子功能化、陰離子功能化和雙重功能化三種。功能化離子液體作為綠色溶劑，已經(jīng)在萃取分離金屬離子、有機(jī)物、生物小分子方面取得了巨大進(jìn)展。下面將總結(jié)近年來(lái)部分用于分離領(lǐng)域的新型離子液體的制備方法。目前，功能化離子液體的潛在應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到認(rèn)可，但是對(duì)其合成與應(yīng)用的研究還僅僅處在探索階段。 用于分離蛋白質(zhì)的新型離子液體的合成黃松云[18]等用N甲基咪唑和溴代正丁烷在80℃條件下油浴加熱，磁力攪拌，回流24 h，制得[bmim]Br粗品，然后將等摩爾量的四氟硼酸鈉和已制備的中間體[bmim]Br在丙酮做溶劑，在室溫?cái)嚢璧臈l件下反應(yīng)24小時(shí)，并用二氯甲烷使溶解在離子液體中的無(wú)機(jī)鹽NaBr析出，從而制得1丁基3甲基咪唑四氟硼酸鹽（[bmim]BF4）。并用同樣的方法合成了1丙氨基3甲基咪唑氯鹽（[NH2pmim]Cl），合成途徑如圖34所示。圖34 1丁基3甲基咪唑溴鹽等離子液體的合成途徑圖 35 所得的離子液體的結(jié)構(gòu)將所得的離子液體用于卵清蛋白的分離實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，所制得的所有離子液體均能萃取卵清蛋白，這是由于 [NH2pmim]Cl 在萃取過(guò)程中能與蛋白質(zhì)形成氫鍵；[NH2pmim]Cl 的氨基官能團(tuán)與卵清蛋白形成酰胺鍵；[NH2pmim]Cl 與蛋白質(zhì)本身的團(tuán)簇作用。因此，將氨基功能化離子液體應(yīng)用于萃取蛋白質(zhì)等生物大分子具有很好的應(yīng)用前景。此外，他們從 N，N二甲基乙醇胺（DMEA）出發(fā)，利用其與帶羥基的鹵代烴的加成反應(yīng)，合成在膽堿陽(yáng)離子上具有多個(gè)羥基的鹵代膽堿類離子液體，過(guò)程如圖36所示。圖36 鹵代膽堿類離子液體的合成過(guò)程用[OHcholine]Cl/K2HPO4雙水相體系在優(yōu)化的條件下分別萃取分離卵清蛋白、溶菌酶，其萃取率分別為 96。85%，103。6%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將合成的[OHcholine]Cl 應(yīng)用于雙水相萃取中具有很好的應(yīng)用前景，該方法對(duì)解決蛋白質(zhì)的的分離富集難題具有重要意義。另外，從三丁胺出發(fā)，黃松云等[]利用其與環(huán)氧氯丙烷的加成反應(yīng)，合成價(jià)格便宜的，在季銨陽(yáng)離子上具有環(huán)氧官能團(tuán)的鹵代季銨鹽類離子液體，并結(jié)合雙水相萃取技術(shù)，萃取分離胰蛋白酶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將合成的[(Bu3N)PO]Cl 應(yīng)用于雙水相萃取中具有很好的應(yīng)用前景，且分離成本低，該方法對(duì)解決蛋白質(zhì)的的分離富集難題具有重要意義。 用于分離重金屬離子的新型離子液體的合成Visser等[9](Visseretai，2000)在憎水的咪哇基六氟磷酸鹽的取代基上引入不同的配位原子或配位結(jié)構(gòu)，如脈、硫脈、硫醚等，合成了一類用于萃取水中含有重金屬離子cd2+、Hg2+的功能化離子液體。研究結(jié)果表明，改性后的功能化離子液體隨其修飾烷基鏈長(zhǎng)的增長(zhǎng)，對(duì)金屬離子的萃取分配系數(shù)呈上升趨勢(shì)，其中用脈和硫脈修飾后的離子液體對(duì)cd2+、Hg2+的分配系數(shù)分別高達(dá)360和210。Ahouadi等[19](ouadietal.，2006)合成了兩種含有2輕基節(jié)胺的咪唑陽(yáng)離子功能化離子液體，用于從廢棄的核燃料中提取分離。研究結(jié)果表明不論TSIL是否純凈，都可以用于鎂、鐳的萃取。此外，在酸性的條件下可以將鐳從lL相中洗脫下來(lái)，使得離子液體可以循環(huán)使用。Nicolaspapaieonomou等[20](papaiconomouetal.，2005)用4MoPYR+，MoPY2+或MoPIP+為，以BF不，TfD或Nfo組成的離子液體用于萃取重14種金屬離子。Hasan Mehdi等[21](Mehdietal.，2010)報(bào)道了以六氟乙酞丙酮(hfae)為陰離子的咪唑和吡咯類離子液體，他們具有很強(qiáng)的金屬配合能力和疏水性。最近陳繼等[22](Sunetal.，2010)制備了一種雙功能團(tuán)的功能化離子液體[A336]匯cA12]，可很好的選擇性萃取水相中的cu2+和Ni2+，研究發(fā)現(xiàn)，[A336][CA12]是陰陽(yáng)離子協(xié)同萃取機(jī)理，這樣可以避免離子液體的流失，對(duì)環(huán)境友好。研究對(duì)金屬具有萃取作用的功能化離子液體已經(jīng)成為熱點(diǎn)。在以上研究的基礎(chǔ)上，蔡順等[23]通過(guò)先兩步法合成了1(乙基3氧丁二酮升3甲基咪唑六氟磷酸鹽，用IR、1HNMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并測(cè)定了物理化學(xué)性質(zhì)和溶解性能；考察了對(duì)不同金屬離子(Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+和Cr6+)的萃取性能及回收實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明，Zn2+，Cu2+，Ni2+和Fe2+具有較好的萃取性能，%，%，%%，且經(jīng)過(guò)5次反復(fù)利用后，此功能化離子液體還有很好的萃取性能。此外他們還制備了
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1