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n甲基咪唑盐离子液体的合成及性能研究学士学位论文

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本科生毕业论文

题目：N-甲基咪唑盐离子液体的合成及脱硫

性能的研究

院系：化学工程学院

专业：化学工程与工艺

班级：化工优创10

学生姓名：

指导教师：（副教授）

论文提交时间：2014年6月

论文答辩时间：2014年6月

毕业论文任务书

化学工程与工艺专业优创10班

毕业论文题目：N-甲基咪唑盐离子液体的合成及性能研究

毕业论文内容：

1.查阅文献资料并翻译英文文献

2.制定实验方案并进行试验

3.数据处理及结果分析

毕业论文专题部分：

利用离子液体脱硫及其检测的研究

起止时间：2014年3月—2014年5月

指导教师：年月日

教研主任：年月日

学院院长：年月日

摘要

众所周知，汽车燃油中的硫化物是影响炼油工艺的重要因素，同时也是酸雨形成、温室效应和大气污染的一个重要原因。因此，为了缓解环境问题的压力，全球对油品中硫的含量限制越来越严格，本论文的目的就是试图利用离子液体将成品油中的硫含量由200 ppm降至50 ppm，以便为我国在2016年全面实施国Ⅴ标准（10 ppm）做好准备。

鉴于中国成品汽油的来源主要是FCC汽油，而这类油品中噻吩类硫占总硫量的60 %以上，传统的催化加氢脱硫对噻吩脱除效果欠佳，相比之下，由于离子液体的环状阳离子能与噻吩分子环形成强烈的π-π络合键[3]，因此可高选择性的脱除噻吩类硫化物，是对催化加氢脱硫工艺的一个重要补充。

本实验在单因素分析基础上采取正交试验，并对目标离子液体进行了红外光谱和核磁共振分析，用微库仑仪对萃取后的成品油中的硫含量进行分析。分析结果表明利用本实验的1-异丙基-3-甲基咪唑硫氰酸([iso-PMIM][SCN])离子液体作为萃取剂[2、10]时，在40℃反应1 h、V(IL) / V(oil)= 1的条件下，对噻吩的单次脱除率达45 %。添加氧化剂H2O2和催化剂乙酸后，同样条件的单次脱硫率达50 %。催化氧化萃取循环两次后可使成品油中的硫含量由200 ppm降至50 ppm以下，达到国Ⅳ标准。

关键词：离子液体，催化氧化，脱硫，成品燃料油

Abstract

It is well known the sulfide in automotive fuel is one of the important factors affecting the refining process, which also lead to the formation of acid rain, global warming and air pollution. Therefore, in order to ease the pressure of environment, global restrictions on the content of sulfur in the oil increasingly stringent, the purpose of this paper is trying to take advantage of ionic liquids to make the sulfur content of oil products dropped from the 200 ppm to 50 ppm, preparing for the country’s full implementation of the national standardⅤ(10 ppm) in 2016.

Given the major source of China's refined gasoline is FCC gasoline, in which the thiophene sulfur account for over 60 % of total sulfide, and conventional catalytic hydrodesulfurization of thiophene removal is less effective, as a contrast, the ion liquid ringlike cation and thiophene can form a strong π-π complexation bond[3], which can be highly selective removal of thiophenic sulfur compounds, therefore, this method is an important complement to the catalytic hydrodesulfurization process.

Based on the single factor analysis, this paper carried out the orthogonal experiment, and the goal ionic liquids was analyzed by IR and NMR spectra, then the oil after extraction experiment was tested by microcoulometry to analysis the sulfur content. Experiment results show that when the 1-isopropyl-3-methylimidazolium thiocyanate [isoPmim][SCN] was serviced

as the extractant[2,10], the removal of benzothiophene (BT) could reach 45 % at 40 ℃for 1 h in one time with the IL/oil volume ratio = 1. After adding H2O2 oxidant and catalyst acid, the removal of benzothiophene (BT) could reach 50 % in one time under the same conditions. When the system was recycled for two times , sulfur compounds content in the fuels could dropped from 200 ppm to 50 ppm , reaching the national IV standard .

Key word : Ionic liquid catalyst oxidation desulfurization

refined fuels oil

引言 (1)

第一章文献综述 (2)

1.1 油品脱硫的必要性 (2)

1.2 世界各国对油品硫含量的要求 (2)

1.3 油品中硫的主要存在形式 (3)

1.4 常见油品脱硫工艺技术 (4)

1.4.1 生物脱硫法 (4)

1.4.2 萃取溶剂脱硫法 (4)

1.4.3 络合脱硫法 (5)

1.4.4 吸附脱硫法 (5)

1.4.5 催化脱硫法 (6)

1.4.6 氧化脱硫法 (7)

1.4.7 烷基化脱硫法 (7)

1.5 离子液体脱硫 (8)

1.5.1 离子液体的定义 (8)

1.5.2 离子液体的结构与分类 (8)

1.5.3 离子液体的制备 (10)

1.5.4 离子液体的纯化 (11)

1.5.5 离子液体的功能化修饰 (12)

1.5.6 离子液体的性质 (13)

1.6 本课题的主要研究内容 (16)

第二章实验部分 (17)

2.1 离子液体的合成 (17)

2.1.1 实验试剂 (17)

2.1.2 实验仪器 (17)

2.2 合成离子液体实验步骤 (18)

2.3 脱硫实验 (20)

2.3.1 试验试剂与仪器 (20)

2.3.2 硫的氧化萃取实验 (21)

2.3.3 设计正交实验 (22)

2.3.4 含硫量的测定 (23)

2.4 离子液体的回收 (24)

2.5 离子液体的分析检测 (25)

第三章实验结果分析与讨论 (26)

3.1 正交实验结果分析与讨论 (26)

3.2 氧化剂对脱硫影响的探究 (26)

3.2.1 空白对照实验 (27)

3.2.2氧化剂的有无对脱硫效果的影响 (28)

3.3 循环萃取实验数据分析与讨论 (29)

3.4对不同硫化合物脱除效果的考察 (30)

3.5 对真实油品的脱硫实验 (31)

3.6 对制备的离子液体进行结构分析 (31)

3.6.1 核磁检测分析与讨论 (31)

3.6.2 红外色谱分析与讨论 (32)

3.6.3 氧化萃取机理推测 (35)

结论 (36)

参考文献 (37)

致谢 (40)

附录.......................................................................................... 错误！未定义书签。

引言

离子液体，通常也称室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquid: RTIL; Ambient-Temperature Ionic Liquid: ATIL)，或离子溶液(Ionic Liquid: IL)，或有机离子液体(Organic Ionic Liquid: OIL)，简称离子液体(Ionic Liquid: IL)。一般来说，离子液体是指在熔点很低（低于100 ℃）时完全由离子构成的一类化合物。

近年来，离子液体凭借其独有的低挥发性、高溶解性、蒸汽压几乎为零、液态范围宽、不容易燃烧、不容易被氧化、热稳定高及其物理化学性质可通过对阳离子的修饰或改变阴离子进行设计等良好性质逐渐被广泛应用。某些不含水的室温离子液体不存在水化、水解、析氢等问题，具有不腐蚀、污染小等绿色溶剂应具备的性质。离子液体的无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可反复多次循环使用、使用方便等优点，是传统挥发性溶剂的理想替代品，它有效地避免了传统有机溶剂的使用所造成的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，成为名副其实的、环境友好的绿色溶剂。符合当前所倡导的清洁技术和可持续发展的要求，已经越来越被人们广泛认可和接受。

由于油品中含有不同程度的硫化物，而含硫化合物对石油加工及其产品应用的危害是多方面的；此外，油品中含硫化合物的燃烧产生的SO2、SO3会造成严重的环境污染。因此，限制油品中的硫含量具有重要意义，寻求高效、经济、绿色的脱硫方法也已成为当务之急。传统的脱硫方法一般存在操作费用高、一次性投资大、在脱硫的同时烯烃被饱和、降低催化裂化汽油的辛烷值、使用有机溶剂严重污染环境等问题。目前在众多的脱硫技术中，利用离子液体脱硫已成为解决汽油和柴油脱硫问题的非常有前景的技术之一。作为一种绿色环保的溶剂，离子液体脱硫克服了传统脱硫方法的不足，符合当代对科技和生态协调发展的需求，是一项具有广泛应用前景的先进技术。

第一章文献综述

1.1 油品脱硫的必要性

各类原油都含有不同浓度水平的硫化物,硫的存在是影响炼油工艺的重要因素之一。硫的危害是多方面的。二硫化物稳定性较差，加热易分解成H2S 与水共存时呈酸性，会严重腐蚀设备。如果油品中含有MgCl2、CaCl2等盐类，会水解生成HCl, 腐蚀更为严重。温度达到350～400 ℃左右时, 元素硫很活泼，易与普通钢材生成硫化亚铁。硫醇也能直接与铁作用生成硫醇铁而腐蚀设备。石油产品在贮存和使用过程中，硫化物同样要腐蚀金属设备。含硫燃料燃烧后生成的SO2、SO3遇水后生成H2SO3、H2SO4对机器零件有着强烈的腐蚀作用，同时也是酸雨形成、温室效应和大气污染的一个重要因素。硫醇氧化生成的二硫化物对油品的颜色安定性有不良影响，因此对发动机燃料的含硫量都有严格的限制。加工过程中生成的H2S 及低分子硫醇加速了油品的氧化生胶速度。硫还能使催化剂中毒[5]。在用于生产的石油化工原料中，存在微量的就会使很多催化剂活性大幅度降低，甚至完全失活。

限制油品中的硫含量对人类生存环境具有重大意义。在石油产品中，硫的存在给发动机的使用、环境、油品的精制及油品的质量都带来了很大的危害。汽油、柴油中的含硫化合物在燃烧后会生成硫氧化物SO X,其中最重要的是SO2。SO2是大气环境主要的污染源，是形成酸雨的直接原因。硫还会毒化对排放起净化作用的尾气催化转化器，损害氧化传感器和车载诊断系统的性能等。近年来, 汽车增多, 排放出的尾气也增多，酸雨因此更加频繁, 严重危害到了建筑物、土壤和人类自身。因此，加快油品脱硫工艺的改进不仅是影响油品质量的问题，而且也是影响人类生存的问题。要保护好人类生存空间,必须不断寻求更好的脱硫方法。

1.2 世界各国对油品硫含量的要求

油品中的含硫化合物的各种危害已经广泛地为人们所认识,世界各国对油品中硫含量的要求越来越严格。各国因此对燃料油中硫含量有了新的标准。如欧洲、美国等发达国家已引入降低汽柴油含硫量的法规，欧盟低硫规格已于2000年发布，欧盟标

准要求车用柴油最大含硫量为350μg / g。2005年又进一步降至50μg / g，2009年将达10 μg / g，美国也有类似趋向。

而中国的汽油国标规定从国Ⅲ的150 ppm到国Ⅳ的50 ppm，再到2014年提出计划2018年全面实施的国Ⅴ的10 ppm。但是当今中国的汽油普遍在国Ⅲ标准，硫的排放严重污染了环境，故急需将硫含量降至国Ⅴ，至少是国Ⅳ标准以上。该论文目的就是利用离子液体将大众成品汽油中的硫含量从200 ppm降到50 ppm以下。

由于传统的催化加氢脱硫只能将大部分的硫脱除到200 ppm左右，深度脱硫需要在300 °C、30 bar条件下进行，并耗用大量的氢气和昂贵的催化剂，成本昂贵。正因为如此，广大科研工作者积极研究可以替代催化加氢的脱硫工艺，如氧化脱硫、生物脱硫、吸附脱硫、萃取溶剂脱硫、络合脱硫、催化裂化脱硫、烷基化脱硫、膜分离脱硫和离子液体脱硫等。

1.3 油品中硫的主要存在形式

原油中有数百种含硫烃，在原油加工过程中这些含硫烃类会以不同程度地分布于各馏分油中。油品中硫主要有两种存在形式[7],通常将能与金属直接发生反应的硫化物称为“活性硫”, 包括元素硫、硫化氢和硫醇。微量元素硫在油品中有良好的溶解作用, 当温度高于150 ℃时, 元素硫能与某些烃类反应, 生成新的硫化物和硫化氢等。硫化氢属于弱酸性气体, 具有较强的反应活性, 易溶于油品, 易被空气氧化成元素硫。硫醇恶臭有毒, 弱酸性, 反应活性较强, 具有强烈腐蚀作用。不与金属直接发生反应的硫化物称为“非活性硫”, 包括硫醚、二硫化物、噻吩等。硫醚属于中性液态物质, 热稳定性较高, 不与金属发生反应, 但其分子中的硫原子有形成高价的倾向。二硫或多硫化物随分子中硫原子数目的增加, 稳定性急剧下降, 化学活性增强。噻吩和苯并噻吩类属于芳香性的杂环系, 热稳定性较高。

对于石油馏分, 100 ℃以前的馏分中主要有硫醇、硫醚和噻吩; 在100～150 ℃馏分中, 除含有上述的硫化物之外, 还有烷基噻吩和少量二硫化物; 在150～250 ℃馏分中, 硫醚的种类和含量都有明显增加, 而且是以环状硫醚占多数, 此外还有赛茚满和苯并噻吩系；在250 ℃以上馏分中, 则主要是二苯并噻吩和萘并噻吩系。随着石油馏分沸点的升高, 含硫化合物的结构也越来越复杂［5］。

1.4 常见油品脱硫工艺技术

长期以来, 炼油工业一般采用碱洗的办法来脱除油品中的硫化物, 这一方法较为简单, 但尚存在诸多问题, 如环境污染严重, 脱硫效率低。通过碱洗, 可以除去油品中的绝大部分硫化物, 但却产生大量的含硫废水, 如不加以妥善处理, 对环境的危害相当严重。此外, 由于碱洗对有机硫化物的脱除率不高, 油品中还含有不同程度的有机硫化物, 如不进一步进行精制处理, 会严重影响其使用价值。目前主要脱硫方法有加氢- 细菌催化法、萃取法、络合法、吸附法和催化法以及氧化脱硫等。

1.4.1 生物脱硫法

Leshchev S M[8]研制了生物脱硫法。该方法包括两步: 首先通过加氢以除去原油中不稳定的有机硫化物, 然后, 用一种人工培养的、对有机硫化合物具有选择性的Rhodococcus rhodocrous 细菌作为生物催化剂对原油进行生物催化脱硫, 通过生物催化氧化,可使有机硫化物(如联苯噻吩) 的C-S键发生断裂而转变成无机硫化物, 此法具有选择性好、能耗低、效率高和能实现油品的深度脱硫等优点，但目前还无法解决菌种的寿命问题。

1.4.2 萃取溶剂脱硫法

油品中的有机硫化物也可通过萃取法来去除。萃取的原理有机硫和烃类化合物在某一溶剂中的溶解度不同。萃取脱硫的最大优点是可在低温低压，甚至常温常压下进行。但也存在问题，溶剂的选择必须要满足有机硫在溶剂中有很大的溶解度、有机硫和溶剂的沸点不同、确保经济上的可行性等条件。

夏道宏、苏贻勋[9]等提出了MDS- H2O-KOH 化学萃取法。用3种萃取剂对胜利炼油厂催化裂化(FCC)汽油进行萃取率及回收率的考察。该方法既把油品中的硫醇萃取出来, 达到脱硫效率, 又可高效回收萃取液中的单一硫醇以及混合硫醇, 得到硫醇浓缩液。在同一套脱硫装置中既可高效脱硫又可得到高纯度的硫醇副产品, 增加炼厂经济效益和社会效益。福建炼油化工公司[10]把萃取与碱洗两种工艺结合起来, 采用甲醇- 碱洗复合溶剂萃取法显著提高了催化裂化(FCC) 柴油的储存安定性, 色度由18号降到8号, 萃取溶剂经蒸馏回收甲醇后可循环使用。此方法投资不高, 脱硫效率较

高, 对一般炼厂是可行的。

常用的萃取液是碱液, 但有机硫化物在碱液和成品油中的分配系数并不高, 为了提高效率, 可在碱液中加入极性有机溶剂, 如MDS、DMF、DMSOD 等, 可大大提高萃取的脱硫效率[11]。

1.4.3 络合脱硫法

络合法脱硫原理是在1992年由Bauer L N[12]提出了用金属氯化物的DMF溶液处理含硫油品, 可使有机硫化物与金属氯化物之间电子对相互作用,生成水溶性的络合物而加以去除。络合法脱硫优点是能与有机硫化物生成络合物的金属离子很多, 而其中以CdCl2的效果最佳, 但由于Cd2+的毒性较大, 也可用CoCl2或NiCl2来代替。

络合法脱硫无法脱除油品中的酸性组分, 而剩余的氮化物、硫化物可在酸性物质的催化作用下聚合、氧化。因此工业上采用络合萃取与碱洗精制相结合的办法, 可使油品的安定性最好。在经济上, 与萃取法同样具有较好经济效益。

1.4.4 吸附脱硫法

（1）物理吸附脱硫

物理吸附脱硫原理是吸附剂表面或其表面的活性组分对硫化合物产生物理吸附作用。该过程很简单，能在常温常压下脱除硫化物，吸附剂很容易再生，工艺容易实现商业化。常用的吸附剂有矿物质、活性炭、硅胶、氧化铝、沸石、介孔材料等。

Konyukhova T P[13]把一些天然沸石(如丝光沸石、钙十字石、斜发沸石等)酸性活化后, 用于吸附油品中的乙基硫醇和二甲基硫, ZSM-5和NaX 沸石则分别适用于对硫醚和硫醇的脱除。徐志达、陈冰[14]等用聚丙烯腈基活性炭纤维(NACF)吸附油品中的硫醇, 但只能把油品中一部分硫醇脱除, 不能把硫的含量降到10 μg/ g 以下。吸附法脱硫效率不高, 若加入金属试剂, 浸渍NaOH 溶液, 得到湿聚丙烯腈基活性炭纤维负载钴盐(NACF－Co),并与催化法相结合, 方可达到脱硫要求。但若吸附剂上吸附了胶质等, 其脱硫效率更低。物理吸附法虽然投资较少, 但因脱硫效率不高, 所以大多炼厂不采用此种方法。

（2）化学吸附脱硫

化学吸附脱硫原理：

离子液体

1.2.4离子液体的合成（1）直接合成法通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。硝基乙胺离子液体可以由乙胺的水溶液与硝酸中和一步合成。通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1-丁基-3-甲基咪唑盐[Bmim][CF3SO3]，[Bmim]Cl等[11]。（2）两步合成法如果直接法难以得到目标离子液体，就必须使用两步合成法。首先，通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐([阳离子]X型离子液体)；然后用目标阴离子Y—置换出X—离子或加入Lewis酸MX y来得到目标离子液体。应特别注意的是,在用目标阴离子Y—交换X—阴离子的过程中,必须尽可能地使反应进行完全,确保没有X—阴离子留在目标离子液体中,因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离子交换树脂通过阴离子交换来制备[12]。另外,直接将Lewis酸MX y与卤盐结合,可制备[阳离子][M n X ny+1]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法[13]。（3）微波辅助合成法一般离子液体均在有机溶剂中加热回流制备，反应时间数小时至数十小时不等。而在微波作用下无需有机溶剂，且反应速度快、产率高，产品纯度好。微波是一种强电磁波，在微波照射下能产生热力学方法得不到的高能态原子、分子和离子，可以迅速增加反应体系中自由基或碳正离子的浓度，从能量角度分析，只要能瞬间提高反应物分子的能量，使体系中活化分子增加，就有可能增加反应速率，缩短反应时间。超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸，提高异相反应速率。但微波功率宜采用中低档功率较合适，若采用微波加水浴的方法效果相对较好些。（4）超声波辅助合成法超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸，提高异相反应速率。Welton等[14]采用超声波作为能量源，在密闭体系非溶剂条件下合成离子液体。他们发现卤代物

离子液体中含卤的无机化合物的合成及其结构表征[设计+开题+综述]

开题报告应用化学离子液体中含卤的无机化合物的合成及其结构表征一、选题背景（一）离子液体 1.离子液体简介所谓离子液体（室温离子液体），是指在室温或接近常温时呈液态，由有机阳离子与无机或有机阴离子组成的盐。又称低温熔盐、室温熔盐[1]。 2．离子液体的应用离子液体首先被用在有机合成中。离子液体在分离分析科学中的重要性与日俱增。离子液体在电化学方面也有着潜在的应用。离子液体在催化领域中的应用正越来越多地引起人们的关注。在化学生产和化学研究中，绝大部分催化反应都是在溶剂中进行的。离子液体具有与传统介质截然不同的物化性质，有着可以忽略的蒸气压，是一类新型的绿色催化剂体系和反应介质。许多催化反应都可以在离子液体中或者在离子液体的催化下进行，而且通过选择合适的离子液体可以获得较普通有机溶剂更高的反应速率、更好的选择性等。 3. 离子液体的发展前景近年来，对离子液体的研究日趋活跃，西方国家政府等有关企业均投入大量资金支持离子液体的研究。同时，离子液体也从绿色化学化工与催化领域迅速扩展到功能材料、电光与光电材料、太阳能储存、生命科学等领域。（二）非线性光学晶体材料 1.非线性光学晶体材料概况当光波在非线性介质中传播时，会产生非线性电极化效应，导致光波之间的非线性作用，高强度的激光所导致的光波之间的非线性作用更为显著。这种与光强有关的光学效应，称之为非线性光学效应[2]。 1961年Franken首次将红宝石（Cr3+∶ Al 2O 3 ）晶体所产生的激光束射入到石英晶体中，实验过程中发现两束出射光，一束是原入射的红宝石激光，其波长

是694.3 nm；而另一束是新产生的紫外光，其波长是347.2 nm，频率恰好是红宝石激光频率的两倍，从而确定了它是入射光的二次谐波，这就是国际上首次发现的激光倍频效应实验。从此以后，便开辟了非线性光学及材料发展的新纪元[2]。优良的非线性光学晶体应具有如下性质[3]： 1）晶体的非线性光学系数要大； 2）能实现相位匹配； 3）透光波段要宽； 4）晶体的激光损伤阈值要大； 5）物化性能稳定、硬度大、不潮解，温度变化带来的影响也要小； 6）可获得光学均匀的大尺寸晶体； 7）晶体的激光转换效率要高。经过半个世纪的努力，非线性光学晶体材料的发展取得了巨大的进步，从无机非线性晶体材料到金属有机杂化非线性晶体材料。中国的科技工作者在非线性光学晶体材料的研究中也取得了国际公认的优异成绩，研制出了一批性能优良的、等[4-6]晶体，并且已经大批量的投入非线性光学晶体材料，如BBO、LBO、BaTiO 3 生产，KDP类晶体的研究也已经达到国际先进水平，极大的提高了中国科技在国际高技术了领域的地位。 2.无机非线性光学晶体材料非线性光学晶体材料可以分为无机非线性晶体材料，有机非线性晶体材料，半有机非线性晶体材料。到目前为止，所使用的非线性光学晶体几乎全是无机晶体。过去几十年，人们对无机非线性光学晶体在理论和应用方面已经进行了深入的研究，随着激光科学与技术的不断发展，无机非线性光学晶体材料起着越来越重要的作用。无机非线性光学晶体按其透光波段范围来划分，可以分为以下三类： 1）从可见光到红外波段的非线性光学晶体在可见光到红外波段内，人们对非线性光学晶体的研究得最多，其中KTiOPO4（简称KTP晶体）号称频率转换的“全能冠军”材料[7]，它具有倍频系数大，透过波段宽，损伤阈值高，转换效率高，化学稳定性好等优点。 2）紫外波段的非线性光学晶体

实验2 离子交换法制备去离子水

实验2 离子交换法制备去离子水一、实验目的 1．了解离子交换法的原理。 2．掌握离子交换柱的制作方法及去离子水的制备方法。 3．学习电导率仪的使用及水中常见离子的定性鉴定方法。二、实验原理 1．离子原理无论是工农业生产用水、日常生活用水，还是科研实验用水，对水质都有一定的要求。在天然水或者自来水中含有各种各样的无机和有机杂质，常见的无机杂质有+2Mg 、+2Ca 、-23CO 、-3HCO 、-Cl 离子及某些气体。常见的处理方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。本实验中主要介绍离子交换法的原理及应用。离子交换法中起核心作用的物质就是离子交换树脂，它是一种具有网状结构的有机高分子聚合物，由本体和交换基团两部分组成，其中本体起的是载体作用，而本体上附着的交换基团才是活性成分。根据活性基团类型的不同，可以把离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。典型的阳离子交换树脂是磺酸盐型交换树脂，其结构为其中H +离子可以电离，进入溶液，并与溶液中阳离子如+Na 、+2Mg 、+ 2Ca 离子等进行交换，故名为阳离子交换树脂。典型的阴离子交换树脂如季铵盐型离子交换树脂，其结构为其中-OH 离子可以电离进入溶液，并与溶液中阴离子-24SO 、- CI 离子等进行交换，故名为阴离子交换树脂等净化的水分别经过阴离子交换树脂后，杂

质离子被+H 离子和-OH 离子所取代，最后通过中和反应结合生成水，达到净化的目的。值得指出的是离子交换法只能对水中电解质杂质有较好的净化作用，而对其他类型杂质如有机杂质是无能为力的。实际生产时，将离子交换树脂装填入容器状管道中，做成离子交换柱（见图3.28），一个阳离子交换柱和一个阴离子交换柱串联在一起使用，称为一级离子交换法水处理装置（图3.29）。该装置串联的级数越多，去杂质的效果显然越好。实际上实验室里使用的所谓蒸馏水，有很多就是通过离子交换法制得的。离子换柱在使用过一段时间后，柱内树脂的离子交换能力会出现下降，解决办法是分别让NaOH 溶液和HCl 溶液流过失效的阳离子和阴离子交换树脂，这一过程叫做离子交换树脂的再生。 2．水质的检验由于纯水中只含有微量的+H 离子和-OH 离子，所以电导率极小，如果水中含有电解质杂质，会使得水的电导率明显增大。故用电导率仪测定水样的电导率大小，可以估计出水样的纯度。另外还可以用化学方法对水样中常见离子进行定性鉴定：（1）-C1离子：用3AgNO 溶液鉴定。（2）- 24SO 离子：用2BaC1溶液鉴定。（3）+2Mg 离子：在pH 约为8～11的溶液中，用铬黑T 检验+2Mg 离子。若无+2Mg 离子，溶液呈蓝色；若有+2Mg 离子存在，则与铬黑T 形成酒红色的

离子交换树脂的制备方法

离子交换树脂的制备方法离子交换树脂的发展是以缩聚产品开始的，然后出现了加聚产品，在合成离子交换树脂的初期，主要是以缩聚型为主，但是合成的树脂难以成球状并且化学稳定性较差，机械强度不好，在使用过程中常有可溶性物质渗出。现在使用的离子交换树脂几乎都是加聚产品。一、苯乙烯系离子交换树脂的合成苯乙烯系离子交换树脂是苯乙烯和二乙烯苯（DVB）在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。苯乙烯系离子交换树脂的用量占离子交换树脂总用量的95%以上，这是因为苯乙烯单体相对便宜并可大量得到，并且不易因氧化、水解或高温而降解。聚苯乙烯树脂以聚苯乙烯为骨架，与小分子的功能基以化学键的形式结合，因此既保留了原有低分子的各种优良性能，又由于高分子效应可增添新的功能，这使得离子交换树脂的性能大幅度提高，品种成倍地增加，应用范围迅速扩大，大大促进了化工企业、制药工业、环保等行业的发展，对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响【1】。将苯乙烯，二乙烯苯进行悬浮共聚，加入分散稳定剂，在搅拌的条件下可以得到粒度合适，大小均匀的球状共聚体（PS）。稳定剂的性质、搅拌条件、温度等因素对悬浮聚合的影响很大。用难溶性无机物微粉末作悬浮稳定剂时，得到的聚合球粒大小比较均匀，并且在微粉末稳定剂用量相同时，粉末越细，得到的球粒越小。在苯乙烯，二乙烯苯悬浮共聚时加入沉淀剂、良溶剂或线型高聚物等做致孔剂，聚合结束后将致孔剂提取出来，得到多孔性的共聚物【2】（Pst型，称为大孔树脂）。把这种共聚物进一步制成离子交换树脂，发现其离子交换速度加快，机械强度增大，稳定性增强。由于这类树脂其具有与活性炭类似的吸附能力【3】，可以回收吸附质，所以被广泛用于有机物的分离纯化【4】、工业有机废水的处理【5-6】、生化产品【7】等。值得注意的是，在合成大孔共聚物时，为保证孔结构的稳定，交联剂用量比合成凝胶型时要多。王亚宁等【8】以液体石蜡、甲苯和环己酮作致孔剂，采用悬浮聚合合成大孔吸附树脂，研究了单体和致孔剂组成对孔结构的影响。V everka等【9】将大孔型低交联苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）共聚物（DVB含量在2 % ~ 8 %之间）在二氯乙烷、硝基苯或其混合溶剂中充分溶胀后，在一定温度及催化剂存在下与交联剂发生后交联反应，制得高比表面积（约1000m2/g）及包含微孔、中孔结构的超高交联聚苯乙烯树脂。二、丙烯酸系离子交换树脂的合成 1. 丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯与二乙烯苯进行自由基悬浮共聚合，然后在强酸或强碱条件下使酯基水解，可得到丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂。由丙烯酸甲酯制得的弱酸性阳离子交换树脂有较高的交换容量，因此应由也较广。 2. 丙烯酸系碱性阴离子交换树脂的合成聚丙烯酸甲酯与多胺反应，形成含有氨基的弱碱性阴离子交换树脂。多乙烯多胺中的任何一个氨基都有可能与酯基反应。一个多乙烯多胺分子中也可能有多于一个的氨基参与反应，结果产生附加交联。由于附加交联的形成，由丙烯酸甲酯与二乙烯苯形成的共聚物与多乙烯多胺反应，仍可形成机械强度高的弱碱性阴离子交换树脂。三、缩聚型离子交换树脂的合成 1．缩聚型强酸性阳离子交换树脂的合成可通过两种方法由苯酚、甲醛和硫酸合成缩聚型强酸性阳离子交换树脂。第一种方法为甲醛与苯酚缩聚，然后用硫酸磺化酚醛缩聚物；第二种方法为先合成苯酚磺酸，接着与甲醛缩聚。第二种方法更可取。具体合成方法是：将硫酸加到苯酚中，在100℃搅拌4h，生成苯

离子液体的合成应用

离子液体的合成应用摘要离子液体是在室温或室温附近温度下为液态且完全由离子构成的新型溶剂，本身具有超低的蒸气压，也被称为绿色溶剂。选择不同的阴离子和阳离子可以改变离子液体的酸性、水溶性、熔点、热稳定性等物理化学性能。本文简要介绍了室温离子液体的特性，制备方法，详细介绍了离子液体在有机反应，电化学和无机纳米材料方面的应用。关键词室温离子液体；特性；合成；有机反应；电化学；无机纳米材料 1 离子液体的特性离子液体具有以下突出特性：（1）离子液体的阴、阳离子可以根据利用者的需要或设计；（2）离子液体具有蒸汽压近似等于零，不挥发，不易燃易爆，不易氧化，在300℃以下能稳定存在；（3）能够溶解许多无机盐和有机物；（4）离子液体的电化学窗口大于3V；（5）有的离子液体与一些有机溶剂不互溶，可以提供一个非水、极性可调的两相体系，在

化学分离中可以作为一个水的非共溶极性相使用；（6）有些离子液体表现出Lewis、Franklin酸性及超强酸性；（7）离子液体通常含有弱配合离子，所以具有高极化潜力而非配合能力。 2 离子液体的制备方法离子液体种类繁多，改变阳离子／阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。 2.1 直接合成法通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。如氯化1一丁基一3一甲基咪唑和氯化N一丁基吡啶的合成就是采用此方法。 2.2 两步合成法首先通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐[（阳离子）X型离子液体) ]；然后用目标阴离子Y一置换出X-离子或加入Lewis 酸MXy来得到目标离子液体。其中，使用金属盐一Y(常用的是AgY或NH 4Y)时，产生AgX沉淀或NH3、HX气体而容易除去；加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。 2.3 微波合成法为了缩短合成时间，提高产率，还可采用微波法制备离子液体。如氯代N，N’一二烷基吡啶盐的合成，具体过程为：将1一甲基咪唑和1一氯丁烷放置于微波炉中，功率300W，2min内温度达到150℃，在这个温度下继续反应22min，得到的粘稠的液体，经冷却后为白色固体，用乙酸乙酯洗两次，过滤，真空干燥，产率91％。 3 离子液体的应用 3.1 在有机反应中的应用

离子交换法47802

离子交换法早在古希腊时期人们就会用特定的黏土纯化海水.算是比较早的离子交换法.这些黏土主要是沸石....离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。例:苯乙烯型树脂的合成可分为阴离子类型和阳离子类型. 一．定义离子交换法(ionexchangeprocess)是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。二．原理离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水,水中的离子会与固定在树脂上的离子交换.常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法.硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前,先将水质硬度降低的一种前处理程序.软化机里面的球状树脂,以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质. 离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树

脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样,以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。三．纯化方法若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附法)组合应用时，则离子交换法在整个纯化系统中，将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基，使得微生物可快速生长并产生热源。因此，需配合其他的纯化方法设计使用。四．离子交换树脂离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.1~1mm。其离子交换能力依其交换能力特征可分：

离子液体及其应用知识分享

离子液体及其应用

离子液体及其应用离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。可制成离子液体/聚合物电解质,作为双电层器和电池的电解质。如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。离子液体种类繁多，改变阳离子、阴离子的不同组合，可以设计合成出不同的离子液体。离子液体的合成大体上有两种基本方法：直接合成法和两步合成法。直接合成法是指通过酸碱中和反应或季胺化反应等一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY(常用的是AgY)，HY或NH4Y时，产生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。近年来,离子液体作为一类新型的绿色介质,引起全球学术界和工业界的高度重视。离子液体的特点也越来越多的为大家所熟知。不挥发、不可燃、导电性强、室温下离子液体的粘度很大（通常比传统的有机溶剂高1~3个数量级，离子液体内部的范德华力与氢键的相互作用决定其粘度。）、热容大、

离子液体的制备教学文稿

离子液体的制备

一．3.1 咪唑类离子液体的制备（制备氧化锆） 3.1.1 溴化1-辛基-3-甲基咪唑（[C8mim]Br）的合成及纯化这种离子液体的合成反应可表示为： C8H17Br + C4H6N2 → [C8mim]Br 实验步骤：在圆底烧瓶中加入100 g新蒸馏的N-甲基咪唑和300 mL三氯乙烷，在强烈搅拌下，在60℃滴加236 g新蒸馏的正溴辛烷，滴加时间超过2 h，滴加完毕后在83℃下回流约3 h，反应现象是先浑浊后变为橙黄色粘稠的液体，经分液漏斗分离出离子液体, 并用三氯乙烷洗涤数次后, 在65℃真空干燥48 h除去残余的溶剂和水，即可得到最终产品。 3.1.2 1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[C8mim][BF4]）的合成及纯化该离子液体的制备反应可表示为： [C8mim]Br + NaBF4 → [C8mim][BF4] + NaBr 实验步骤：将160.6 gNaBF4溶于550 mL水中，再加入202.6 g[C8mim]Br，搅拌48 h，而后用二氯甲烷萃取，有机层多次用水洗涤，直到在被除去的水相中滴加AgNO3溶液没有黄色沉淀出现为止。先蒸去二氯甲烷溶剂，再在65℃真空干燥48 h用以除去残余的溶剂和水。 3.1.3 溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑（[C12mim]Br）的合成及纯化该离子液体的制备反应可表示为： C12H 25Br + C4H6N2 → [C12mim]Br 实验步骤：在圆底烧瓶中，加入75 g新蒸馏的N-甲基咪唑和250 mL三氯乙烷，在强烈搅拌下，在60℃滴加250 mL新蒸馏的正溴十二烷，滴加时间超过2 h，滴加完毕后在83℃再回流3 h，反应现象是先浑浊后变为橙黄色粘稠的液体。然后蒸出溶剂三氯乙烷，得到此离子液体极其粘稠，[C12mim]Br在65℃真空干燥48 h用以除去残余的溶剂和水。

离子液体的制备

以离子液体为结构导向剂合成有序超微孔二氧化硅(论文)

Ｖ０１．２９２００８年３月高等学校化学学报ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳｎｌＥＳＮｏ．３４６５—４６７［研究快报］以离子液体为结构导向剂合成有序超微孔二氧化硅李尚禹２，王润伟２，万利丰２，屈学俭２，张涛２，张宗搜１，裘式纶１’２（１．吉林大学先进技术研究院，２．化学学院，长春１３００１２）关键词孔材料；离子液体；超微孔二氧化硅；溶胶凝胶制备；微结构中图分类号０６１４文献标识码Ａ文章编号０２５１－０７９０（２００８）０３－０４６５－０３超微孔结构材料的孔径（１—２ｎｍ）介于微孔和介孔孔径之间，既摆脱了微孑Ｌ沸石材料孔径尺寸小的束缚（对于尺寸较大分子的形状选择性吸附和催化具有潜在应用），又弥补了介孔材料难以实现尺寸选择性催化的不足（主要是由于大多数催化反应的反应物和产物分子的尺寸要比介孔的孑Ｌ径小¨。１所致）．目前已报道了多种制备具有超微孔结构材料的方法，Ｚｈａｎｇ等Ｈ１报道了利用聚氧乙烯烷基胺为表面活性剂来合成具有有序的小孔道的介孔二氧化硅．Ｚｈｏｕ等∞１利用离子液体为模板通过反复制技术合成了具有高度有序的超微孔的层状二氧化硅材料．离子液体是一种有机盐，有较低的熔点、较宽范围的液相线温度以及较低的蒸气压【６】，具有作为合成无机材料新反应介质的潜质，在合成微孔材料［＿刀和介孔材料Ｍ’８，９ｏ等方面起到了很重要的作用．本文在酸性条件下，以１．十六烷基－３一甲基溴化咪唑为表面活性剂合成了具有有序超微孔结构的二氧化硅材料，所合成的材料具有较高的比表面积和二维六方有序的孔结构，样品的孔径尺寸为１．８ｎｍ．１实验部分１．１试剂与仪器１一十六烷基－３．．甲基溴化咪唑（Ｃ１６ＭＩＢ，Ａ．Ｒ．级，Ａｌｄｒｉｃｈ）；正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ，Ａ．Ｒ．级，北京化工厂）；盐酸（Ａ．Ｒ．级，天津化学试剂二厂）；水为去离子水．样品的ＸＲＤ粉末衍射数据在ＳｉｅｍｅｎｓＤ５００５型ｘ射线衍射仪［ＣｕＫａ，４０ｋＶ，３５ｍＡ，０．２。／ｍｉｎ（２ｐ）］上收集；比表面积和孔径的数据在ＡＳＡＰ２０１０Ｍ型自动比表面积及孔隙分析仪上进行采集，样品的电镜照片用日本电子３０１０透射电镜采集．１．２实验过程在酸性条件下，以Ｃ。。ＭＩＢ为表面活性剂进行合成哺Ｊ．合成方法如下：在搅拌条件下，将２．０ｇＣ１６ＭＩＢ溶解于１０ｇ水和４０ｇ２ｍｏｌ／Ｌ盐酸溶液中，然后加入４．３ｍＬＴＥＯＳ，在４０℃下搅拌１２ｈ后，将混合物转入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在８０℃陈化２４ｈ．将产物抽滤，清洗，于室温干燥后，以１．２ｏＣ／ｍｉｎ的升温速度从室温加热至６００℃，并在６００℃保持６ｈ．２结果与讨论２．１粉末ＸＲＤ分析图１是煅烧前后样品的ｘ射线粉末衍射图．从图１中可以看到３个衍射峰，分别归属为（１００），（１１０）和（２００）衍射峰，ｄ值分别４６８１０２叭。）Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓｕｂ?ｍｅｓｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅｄｓｉｌｉｃａｓｂｅ?ｆｏｒｅｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ（Ａ）ａｎｄａｆｔｅｒｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ（Ｂ）收稿Ｅｌ期：２００７－１０—１８。基金项目：吉林省杰出青年基金（批准号：２００５０１０９）和国家自然科学基金（批准号：２０７４１００１）资助联系人简介：张宗搜，男，教授，主要从事无机合成化学研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｗｗａｎｇ＠ｍａｉｌ．ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃａ

离子交换法制备纯水

实验二离子交换法制备纯水一、实验目的 1．了解离子交换法制纯水的基本原理，掌握其操作方法； 2．掌握水质检验的原理和方法；二、实验原理离子交换法是目前广泛采用的制备纯水的方法之一。水的净化过程是在离子交换树脂上进行的。离子交换树脂是有机高分子聚合物，它是由交换剂本体和交换基团两部分组成的。例如，聚苯乙烯磺酸型强酸性阳离子交换树脂就是苯乙烯和一定量的二乙烯苯的共聚物，经过浓硫酸处理，在共聚物的苯环上引入磺酸基(–SO3H)而成。其中的H+可以在溶液中游离，并与金属离子进行交换。 R–SO3H + M+R–SO3M + H+ R：聚合物的本体；–SO3：与本体联结的固定部分，不能游离和交换；M+：代表一价金属离子。阳离子交换树脂可表示为：如果在共聚物的本体上引入各种胺基，就成为阴离子交换树脂。例如，季胺型强碱性阴离子交换树R–N+(CH3)3OH–，其中OH–在溶液中可以游离，并与阴离子交换。离子交换法制纯水的原理就是基于树脂和天然水中各种离子间的可交换性。例如，R–SO3H 型阳离子交换树脂，交换基团中的H+可与天然水中的各种阳离子进行交换，使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子结合到树脂上，而H+进入水中，于是就除去了水中的金属阳离子杂质。水通过阴离子交换树脂时，交换基团中的OH–具有可交换性，将HCO3–、Cl–、SO42–等离子除去，而交换出来的OH–与H+发生中和反应，这样就得到了高纯水。交换反应可简单表示为： 2R–SO3H + Ca(HCO3)2→ (R–SO3)2Ca + 2H2CO3 R–SO3H + NaCl → R–SO3Na + HCl R–N(CH)3OH + NaHCO3→ R–N(CH)3HCO3 + NaOH R–N(CH)3OH + H2CO3→ R–N(CH)3HCO3 + H2O HCl + NaOH → H2O + NaCl 本实验用自来水通过混合阳、阴离子交换树脂来制备纯水。 [实验用品] 仪器：离子交换柱(也可用碱式滴定管代替)。材料：玻璃纤维(棉花)、乳胶管、螺旋夹、pH试纸。固体药品：717强碱性阴离子交换树脂、732强酸性阳离子交换树脂。液体药品：NaOH(2mol·L-1)、HCl(2mol·L-1)、AgNO3(0.1mol·L-1)、NH3–NH4Cl缓冲溶液(pH=10)、铬黑T指示剂。三、实验步骤 1．树脂的预处理将717(201×7)强碱性阴离子交换树脂用NaOH(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为OH-型（由教师处理）。取OH-型阴离子交换树脂10mL，放入烧杯中，待树脂沉降后倾去碱液。加20mL 蒸馏水搅拌、洗涤、待树脂沉降后，倾去上层溶液，将水尽量倒净，重复洗涤至接近中性(用pH 试纸检验，pH=7～8)。将732(001×7)强酸性阳离子交换树脂用HCl(2mol·L-1)浸泡24小时，使其充分转为H+型（由教师处理）。取H+型阳离子交换树脂5mL,于烧杯中,待树脂沉降后倾去上层酸液，用蒸馏水洗涤树脂，每次大约20mL，洗至接近中性(用pH试纸检验pH=5～6)。最后，把已处理好的阳、阴离子交换树脂混合均匀。 2．装柱

阳离子交换树脂制备资料

1前言 1.1离子交换树脂简介 1.1.1科技名词定义中文名称：阳离子交换树脂英文名称：cation exchange resin 定义1：离子交换树脂官能团上的离子只能与水中阳离子相互交换的树脂。所属学科：电力(一级学科) ；热工自动化、电厂化学与金属(二级学科) 定义2：含功能性阴离子基团、可与带阳离子的物质进行交换反应的一类高分子量不溶性多聚体。可用于阳离子交换层析。所属学科：生物化学与分子生物学(一级学科) ；方法与技术(二级学科） 1.1.2阳离子交换树脂分类阳离子离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5~1.0mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分： 1. 强酸型阳离子交换树脂：主要含有强酸性的反应基如磺酸基（－SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。 2.弱酸型阳离子交换树脂：具有较弱的反应基如羧基（－COOH基），此离子

交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+，对于强碱中的离子如Na+、K+等无法进行交换。 1.2种类和性能离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。

离子液体及其应用

离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架

离子交换树脂的制备方法及为什么聚苯乙烯是最常用的骨架离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂有限公司、南开化工厂、安徽皖东化工有限人司，浙江争光实业股份有限公司、晨光化工研究院树脂厂、江苏色可赛思树脂有限公司等；国外较著名的如美国Rohm & Hass 公司生产的Amberlite系列、Success公司生产Ionresin系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母)，A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)，如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定(HG2-884-76)，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类：0 代表强酸性，1代表弱酸性，2代表强碱性，3代表弱碱性，4代表螯合性，5代表两性，6代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表环氧系等。第三位数字为顺序号，用以区别基体、交联基等的差异。此外大孔型树脂在数字前加字母D。因此，D001是大孔强酸性苯乙烯系树脂。阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。阳离子交换树脂大都含有硫酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基团，其中的氧离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其他结构式可简单表示为R-SO3H，式中R 代表树枝母体，其交换原理为2R-SO3H+Ca2+-(R-SO3)2Ca+2H+，这是硬水软化的原理。阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基（-NH2）或亚胺基（-NH2）性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为 R-N(CH3)3OH+Cl-R-N(CH3)3Cl+OH- 由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生，氧离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗：阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙），聚苯乙烯.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯及间规聚苯乙烯（SPS）。聚苯乙烯，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料。通式是[(CH2CHC6H5)n]。具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。普通聚苯乙烯树脂为无毒，无臭，无色的透明颗粒，似玻璃状脆性材料，其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，

咪唑离子液体

咪唑离子液体离子液体是由阴阳离子组成，其中阳离子有几种类型，主要部分是咪唑环的则称为咪唑类离子液体，如图为1，3-二甲基咪唑阳离子，侧链可以是不同碳链的，也可以是1，2，3三取代的，这些阳离子组成的离子液体都称为咪唑类离子液体根据离子液体的酸碱性可把离子液体分为Lewis酸性、Lewis碱性、Br?nsted酸性、Br?nsted 碱性和中性离子液体。广义的酸性离子液体就是指可以提供质子或者得到电子的离子液体反应类型 1934年,英国曼彻斯特Bragg研究小组的年轻物理学者J. F. Keggin在实验室中合成出H3 PW12O40 ·5H2O,他把该物质粉末的X射线衍射实验的结果与计算值进行比较,提出了具有划时代意义的Keggin结构模型(1: 12系列A型) 。40年后,即1974年,再次测定证明Keggin结构是正确的。1953年,Dawson首次用X射线衍射法测定了K6 [ P2W18O60 ] ·14H2O的结构,结果表明其为三斜晶系。Strandbery在对Na6 [ P2Mo18O60 ] ·24H2O的结构进行测定后指出: Na6 [ P2Mo18O60 ] ·24H2O和K6 [ P2W18O60 ] ·14H2O具有相同的结构构型。此后一些有关2: 1868系列杂多化合物的结构相继被测定出来,它们都具有与K6 [ P2W18O60 ] ·14H2O相类似的骨架。后人为纪念Dawson,称2: 18系列杂多化合物为Dawson结构杂多化合物。早在1937年, J. A.Anderson就已经推测出1: 6型杂多化合物的结构,如: [ IMo6O24 ]6 - ,其中 I( Ⅶ) :Mo = 1: 6,但直到1974年才被最终确定下来,故称1: 6系列杂多化合物为Anderson结构杂多化合物,但第一个真正的Anderson结构化合物被认为是1948 年Evans报[ FeMo6O24 ]6 - 。1953 年,Wangh首次合成了(NH4 ) 6 [XMo9O12 ] (X =Ni4 + ,Mn4 + ) ; 1960年B rown. D. H 报道了1: 9BeW9的合成;上世纪70年代以后,相继合成了以P、Si、As为杂原子的钼的杂多化合物和以P、Si、As、Ge、Sb为杂原子的钨的杂多化合物,后人称此类化合物为Wangh结构( 1: 9系列)杂多化合物。此外还有Silverton (1: 12系列B型)结构,它们与Keggin、Dawson、Anderson以及同多酸的Lindqvist结构(M6O19结构)一起被称为多酸的6种基本结构[ 2 ] 。由于多酸化合物中原子数目较多,结构复杂,传统的描述方法是把它们的结构看成是以金属为中心的MOn多面体通过共有角氧和边氧形成的组合。由于受测试手段的限制,到1971年,能够进行结构解析的多酸晶体只有14种(其中单晶12种) 。从20世纪80年代开始,随着四圆X射线衍射仪的普及,迄今已确定了100多种多酸结构,其中Keggin结构和Dawson结构是两种常见的基本结构[ 4 ] 。 (1) Keggin结构(1: 12系列A型)具有Keggin结构的杂多阴离子结构通式为[ XM12 O40 ]n - (X = P、Si、Ge、As等,M =Mo、W) 。四面体的XO4位于分子结构的中心,相互共用角氧和边氧的12 个八面体MO6包围着XO4。Keggin结构杂多阴离子共有α、β、γ、δ和ε型5种异构体(2) Dawson结构(2: 18系列)

离子液体附在有机合成中应用

离子液体及在有机化学中的应用摘要离子液体是一类极具应用前景的绿色溶剂，具有优良的稳定性、低挥发性、可设计性等优点。离子液体作为溶剂，可以为化学反应提供不同于传统有机溶剂的优良环境。本文主要介绍了离子液体及其发展概况,归纳了离子液体作为溶剂的优越性质 ,概述了离子液体在有机合成的应用,说明离子液体的独特性能对推进绿色化学化工的重要意义。关键词离子液体；应用；绿色化学 1 前言随着科技发展和环保意识的增强，清洁、低耗、高效的化学化工反应是发展的必然趋势。由于绝大多数化学反应需要在溶剂中进行,而有机溶剂的用量大、挥发性强是造成化学化工污染的主要原因之一。寻找对环境友好、有利于反应控制的介质和溶剂是目前化学化工需要解决的迫切问题之一。室温离子液体适应这种需要，正在快速之后的“新一代绿色溶剂”。发展，被认为是继超临界CO 2 离子液体结合了均相催化剂和异相催化剂的各种优异性能，是绿色化学中最具前景的反应介质和理想的催化体系［1-2］。离子液体在有机化学反应中的应用极其广泛，并显示出反应速率快、转化率高、选择性高、催化体系可重复使用等优点。离子液体具有良好的溶解性能，能溶解无机物、金属有机物和高分子聚合物。它还具有不挥发性、不易燃、易爆性和较好的热稳定性等优点［3-4］。另外，根据反应和后处理需要，设计调整离子液体阴阳离子结构(种类)使反应在均相进行，后处理分层非均相操作。离子液体还可以改变反应机理，诱导出现新的催化活性，提高反应的转化率和选择性［5-7］。离子液体在化学中的应用日新月异，涌现出了大量的研究成果。近年来离子液体作为反应介质、催化剂或促进剂在有机合成、电化学、催化和萃取分离中得到了广泛的应用。 2 离子液体 2.1离子液体的概念离子液体 ,又称室温离子液体或室温熔融盐 ,即在室温或近于室温情况下由有机阳离子和无机阴离子组成的熔融盐体系[8]。早在1914年W alden就发现了第一个离