离子液体用于液-液萃取分离

在液-液萃取分离上,离子液体能溶解某些有机化合物、无机化合物和有机金属化合物,同时与多数有机溶剂不混溶,非常适合作为液 – 液萃取的新的介质。目前的研究都是用离子液体从水溶液中萃取有机或无机物,萃取物不同所选离子液体也不同。

Luo Huimin等[10]研究用含单偶氮取代的冠醚室温离子液体萃取。许多N-烷基氮杂-18-冠- 6醚经合成并用核磁共振谱和质谱表征。这些单偶氮取代的冠醚在离子液体中可作为循环使用的萃取剂用于分离水溶液中的Cs+和Sr2+,具有pH敏感化配位能力的配位体需要一个易反萃过程以便大环配位体和离子液体均能重复利用。研究了单偶氮取代的冠醚对Na+、K+、Cs+和Sr2+的萃取效率和选择性;并以同样条件研究了二环己烷并18-冠-6对Na+、K+、Cs+和Sr2+的萃取选择性。结果表明,二环己烷并18-冠-6萃取选择性顺序为K+>Sr2+>Cs+> Na+;N-烷基氮杂-18 -冠-6其烷基基团从乙基到n-十二烷基之间变化的萃取选择性顺序依次为:1-乙基-3-甲基咪唑烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和1-丁基-3-甲基咪唑烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺中是Sr2+>K+>Cs+>Na+;1-己基-3-甲基咪唑烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺和1-辛基-3-甲基咪唑烷鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺中是K+>Sr2+> Cs+>Na+。说明萃取选择性强烈地依赖于离子液体的种类,并表明溶剂化在基于离子液体的溶剂萃取过程中起重要作用。大环配位体和离子液体的最优化可得到对Sr2+有高选择性的萃取体系。

Hirayama等[11]研究1-丁基-3-甲基咪唑烷鎓六氟磷酸盐([BMIm][PF6]),1-己基-3-甲基咪唑烷鎓六氟磷酸盐([HMIm][PF6])和1-辛基-3-甲基咪唑烷鎓六氟磷酸盐([OMIm][PF6])室温离子液体用作螯合物萃取溶剂。这些离子液体对带有4 ,4 ,4 – 三氟基-1-(2-噻恩基)-1 ,3-丁二酮(Htta)的二价金属阴离子具有很高的萃取性能,萃取出的金属被定量反萃到1mol/dm3的硝酸中。而且被萃取物可能以中性水合络合物M(tta)2(H2O)n(n = 1或2;M = Ni,Cu和Pb)和阴离子络合物M(tta)3-(M = Mn,Co ,Zn和Cd)形式被萃取。Matsumoto 等[12]报道了用离子液体支撑的液膜可选择性分离芳香族碳氢化合物。离子液体作为一种溶剂可替代曾用于液-液萃取和液膜分离的不挥发有机溶剂。他们考察了室温离子液体作为膜溶液通过支撑液膜是否可用于碳氢化合物的分离,结果发现芳香族碳氢化合物苯、甲苯、对二甲苯可成功地通过此离子液体膜。尽管通过离子液体膜的渗透率要低于水膜,但对芳香族碳氢化合物的选择性极大地提高。此外还利用芳香族渗透物中的苯以及液膜阶段的1-丁基-3-甲基咪唑烷钅翁六氟磷酸盐可获得对庚烷的最大选择性。Seiler等[13]报道了用超支化的聚合物和离子液体作为共沸剂和萃取剂可分离共沸混合物。以有关超支化聚合物和离子液体,对共沸的乙醇-水和四氢呋喃(THF)-水体系的气-液平衡及液-液平衡影响的热力学研究为基础,发现超支化聚合物和离子液体都可破坏多种共沸体系,似乎更优于许多以往的共沸剂和萃取剂。对于乙醇-水的分离,不挥发物质超支化聚甘油和[EMIm]+[BF4]-有显著的共沸剂性能,因而可进行萃取蒸馏过程,且此过程比用1,2-乙二醇作共沸剂的传统处理方式耗能少。新型的THF-水分离处理方式具有竞争性且超支化聚合物作为萃取剂具有相当大的潜力。

离子液体作为环境友好的绿色溶剂,具有无蒸汽压、无污染、无毒性等独特的性质以及广阔的应用前景。由于离子液体的可设计性,即调整阴、阳离子组合或嫁接适当的官能团,可获得需求特定的离子液体,它对大部分无机物、有机物以及聚合物都有很好的溶解性能,且可降解某些高分子材料,并在萃取分离领域如核废料的回收、脱除汽油中的硫等领域显示出广阔的应用前景。
另一方面,离子液体的大规模工业化应用还存在一些问题,首先要解决的是寻找到价廉易得、性能优越的离子液体。价格昂贵是离子液体推广应用的最大瓶颈。其次是要解决离子液体的稳定性、安全性、传质和传热性、催化活性等问题。特别是应注重离子液体对精细化工工业的改造和促进作用,及时将离子液体的先进成果推广应用于此,以使我国精细化工业进人一个健康安全高效的崭新发展时期。

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