离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物
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离子液体分离萃取技术的研究在传统的化学过程中,存在许多无法回收的溶剂和废弃物,给环境带来了很大的负担。
而离子液体分离萃取技术则是在这种情况下产生的一种技术,它可以降低化学废物的产生,提高化学过程的效率。
本文对离子液体分离萃取技术的研究进行了探讨。
一、离子液体的概述离子液体是一种新型的溶剂,具有极低的挥发性、良好的热稳定性、高离子电导率等特点。
其由阳离子和阴离子组成,其中常见的阴离子有Cl-、Br-、PF6-等,阳离子有Im+、Am+、Pyr+等。
离子液体可以作为化学反应的催化剂或溶剂,应用于催化、电化学、萃取等多个领域。
二、离子液体分离萃取技术在催化中的应用离子液体在催化中可以作为载体或催化剂,其可以提高催化反应的效率,降低催化重金属污染物的溶解度,减少废物的产生。
如H2SO4可以作为强酸催化剂,但它会产生SOX和NOX等有害气体。
而如果采用H2SO4溶于离子液体中进行反应,则不仅催化效果更好,同时还避免了污染物的排放问题。
三、离子液体分离萃取技术在有机合成中的应用离子液体在有机合成中也有广泛的应用。
离子液体不仅可以提高反应的选择性和纯度,还可以作为溶剂或萃取剂加速反应过程。
如J.Becker等人研究了乙酰氨基酸甲酯在离子液体BmimPF6中的反应,结果表明离子液体可以改善反应的产率和选择性。
四、离子液体分离萃取技术在萃取中的应用离子液体也可以作为一种优良的萃取剂,根据溶液中不同化合物的亲疏水性,采用合适的离子液体实现化合物的提取和分离。
如Alexander等人利用离子液体BmimPF6和二氯甲烷作为萃取剂,分离出了金属水合离子Cu2+和CuCl2。
五、离子液体分离萃取技术在垃圾处理中的应用离子液体分离萃取技术还可以用于制备高质量的垃圾合成气,这是非常有利环保的一种应用。
离子液体分离萃取技术可以去除溶剂和有毒废气,降低了对环境的污染。
六、总结综上所述,离子液体分离萃取技术在催化、有机合成、萃取、垃圾处理等多个领域中都有着广泛的应用。
离子液体在萃取分离中的应用
离子液体是一种新型的溶剂,由于其独特的物化性质,近年来在萃取分离领域得到了广泛的应用。
离子液体具有高的热稳定性、低的挥发性、高的溶解度、可调控的极性和粘度等特点,使其在化学反应、分离纯化、催化反应等方面具有广泛的应用前景。
离子液体在萃取分离中的应用主要包括以下几个方面:
1. 萃取分离有机物
离子液体可以作为一种绿色的萃取剂,用于有机物的萃取分离。
与传统的有机溶剂相比,离子液体具有更好的选择性和高效性,可以实现对有机物的高效萃取和分离。
例如,离子液体可以用于从煤矸石中提取有机物,从废水中去除有机污染物等。
2. 分离金属离子
离子液体可以作为一种高效的分离剂,用于金属离子的分离纯化。
离子液体可以与金属离子形成稳定的络合物,从而实现对金属离子的高效分离。
例如,离子液体可以用于从废水中去除重金属离子,从矿石中提取金属等。
3. 催化反应
离子液体可以作为一种优良的催化剂,用于有机合成反应。
离子液体可以提供稳定的反应环境,促进反应的进行。
与传统的有机溶剂
相比,离子液体具有更好的溶解性和选择性,可以实现对反应产物的高效分离和纯化。
例如,离子液体可以用于催化酯化反应、烷基化反应等。
离子液体在萃取分离领域具有广泛的应用前景。
随着离子液体的研究不断深入,相信离子液体在萃取分离领域的应用会越来越广泛,为化学工业的发展做出更大的贡献。
离子液体——一种新型的绿色溶剂摘要:离子液体作为“绿色的、可设计性”溶剂越来越受到关注。
本文介绍了离子液体种类、特性和制备,综述了离子液体在萃取分离生物制品和生物燃料中、在萃取金属离子和稀土分离中以及在分离过程、电化学、化学反应及材料领域中的应用,展望了离子液体的应用前景。
关键词:离子液体;绿色化学;溶剂随着科技发展和环保意识的增强,寻找绿色反应溶剂和发现环境友好催化剂是绿色化学的主要研究方向之一。
室温离子液体作为一种新型的绿色溶剂正在迅速发展,成为科学研究的热点。
室温离子液体是指主要由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近于温下呈液态的盐类,也称室温熔融盐,但是它不同于我们通常所说的离子化合物。
传统意义上的离子化合物在室温下一般都是固体,其强大的离子键使阴、阳离子在晶格上只能作振动,不能转动或平动。
他们一般都具有较高的熔点、沸点和硬度。
然而对于离子液体,如果把阴、阳离子做得很大且又极不对称,由于空间阻碍,强大的静电力无法使阴、阳离子在微观上作紧密堆积,使得阴、阳离子在室温下不仅可以振动,甚至可以转动、平动,整个有序的晶体结构遭到彻底破坏,离子之间作用力减小,晶格能降低,从而使离子化合物的熔点下降,在室温下成为液态。
离子液体具有很多传统的分子溶剂不可比拟的独特性能。
1. 离子液体的分类(1)根据离子液体发现的先后顺序和年代可以将离子液体划分为第一、第二和第三代离子液体。
1948年美国专利报道了主要用于电镀领域的三氯化铝和卤化乙基吡啶离子液体,可称之为第一代离子液体。
20世纪90年代,稳定性更好的由二烷基咪唑阳离子和四氟硼酸、六氟磷酸阴离子构成的离子液体产生,此类被称为第二代离子液体。
2000年以来,二烷基咪唑阳离子液体的种类和功能被进一步的丰富,制备出功能化离子液体,从而赋予离子液体以某种特殊性质、用途和功能,使其成为“任务专一性离子液体”,这一类成为第三代离子液体。
(2)依据阳离子的不同可以将离子液体分为季铵盐类、季膦盐类、咪唑类、吡啶类、三氮唑类、苯并三氮唑类等。
简述离子液体萃取分离烃类化合物的研究进展摘要:高效化分离溶剂,对油品实现组分分离较为重要。
离子液体是近几年所兴起一种新型溶剂,所具备性质可经阴阳离子的结构设计实现有效调节,其所具备优势致使离子液体备受化工相关领域所广泛关注。
因而,对离子液体萃取分离烃类化合物进行综合分析,有着一定的现实意义和价值。
关键词:离子液体;化合物;烃类;萃取分离;前言:石油化工相关领域当中,溶剂的萃取分离科学技术运用的相对广泛,凭借离子液体自身结构所具备低蒸汽压、热稳定性、可设计性各项优势,以至于其备受烃类化合物的分离领域所广泛关注。
故做好离子液体萃取分离烃类化合物的相关研究进展总结分析较为必要。
1.简述烃类化合物烃类化合物,其从属氢原子、氧、碳所构成一种化合物,烃来源大部分是天然气(甲烷、丙烷、乙烷),石油(烃各种混合物,如沥青、石蜡、润滑油、柴油、煤油、汽油等),煤(以芳香烃为主)等[1]。
1.离子液体实施烃类化合物萃取分离2.1在分离芳烃与饱和烃层面芳烃工业化生产方式以有机溶剂下实施液液萃取为主,结合极性差异,自芳烃与饱和烃当中将芳烃有效分离出来。
有机溶剂常用的以砜类、甘醇类、糠醛为主。
有机溶剂毒性及挥发性强,且离子液体自身具备一定化学及物理性质,近几年各领域对其关注倍增。
离子液体所含阴阳离子多变性的结构及其元素,结构构成不同,其极大地影响着芳烃与饱和烃实际分离萃取过程的选择性。
常压及30℃温度环境,通过分析咪唑基多种离子液体的官能团及侧链实际长度针对于正庚烷、甲苯具体分配系数及其选择性层面影响可了解到,咪唑环内部甲基的官能团增加,庚烷实际溶解度下降,并不会影响甲苯实际溶解度[2];取代基侧链相应长度增加,则两者实际溶解度会提升,但萃取实际选择性下降。
酸酯类型阴离子,氟化和烷基侧链增加,均会促使离子液体内部庚烷实际溶解度增加,甲苯实际选择性会下降。
阴阳离子更大体积离子液体,其整个体系会有极具松散性网状结构逐步形成,可以和更多芳烃产生作用。
摘要利用离子液体1甲基3丁基咪唑六氟磷酸盐(C4)和1甲基3己基咪唑六氟磷酸盐(C6)以及传统有机溶剂二氯甲烷作萃取溶剂,研究了它们在不同条件下萃取水环境中的环境内分泌干扰物壬基酚和辛基酚的萃取性能,结果表明,二氯甲烷达萃取平衡的时间(20 min)比离子液体(60 min)短;当水相的pH值发生变化时,离子液体和二氯甲烷的萃取率均随pH值的增大而降低;盐析效应显示离子液体受盐效应影响很小,而二氯甲烷受盐效应的影响大;壬基酚和辛基酚浓度增大导致萃取率降低; 离子液体和二氯甲烷的萃取率均随温度的升高而升高,适当的提高温度有利于萃取率的提高。
用离子液体萃取水溶液中有机物质,表现出和传统萃取溶剂相类似的一些性质,如酸度、温度、分析物的浓度均对其萃取率有一定影响。
关键词离子液体,二氯甲烷,萃取性能,壬基酚,辛基酚1 引言本实验选择了最常用的、在空气和水中都稳定的离子液体1甲基3丁基咪唑六氟磷酸盐(以下简称C4)和1甲基3己基咪唑六氟磷酸盐(以下简称C6)以及传统有机溶剂二氯甲烷作萃取溶剂,比较了它们萃取水环境中的环境内分泌干扰物壬基酚和辛基酚的萃取性能。
结果表明:离子液体与传统有机溶剂相比,在液液萃取中既有相似之处,也有其独特的地方。
离子液体取代传统有机溶剂应用于溶剂萃取具有潜在的发展前景。
2 实验部分2.1 仪器与试剂THZC型恒温振荡器l为分析纯,NaOH和HCl为优级纯,壬基酚和辛基酚为标准品。
离子液体C4(由1甲基3丁基咪唑阳离子和六氟磷酸阴离子组成);离子液体C6([HMIM][PF6],由1甲基3己基咪唑阳离子和六氟磷酸阴离子组成),离子液体C4、C6按照文献[2]合成,其结构经核磁共振和红外谱图确证,2.2 实验方法色谱柱:C18柱(5 μm,200 mm×4.6 mm i.d.,Kromasil);检测器:荧光检测器;激发波长223 nm,发射波长302 nm;流动相:乙腈∶水=4∶1(V/V),流速:1 mL/min;柱温:35℃;进样量:20 μL。
简述离子液体及其在萃取分离中的研究应用摘要:离子液体作为一种环境友好的新型绿色溶剂,具有独特的性质,目前已在萃取分离领域得到很好的研究和应用.本文重点介绍了离子液体在萃取分离有机物、金属离子、气体分子和生物分子方面的应用研究。
关键词:离子液体;萃取;分离;1.引言目前广泛应用的萃取分离技术有液相萃取、固相萃取、微波萃取、液膜萃取等.随着近几年绿色化学的兴起,离子液体作为继超临界流体CO2以来的又一新型溶剂,在样品前处理中分离、富集的应用也得到进一步发展,给传统的萃取分离注入了新的内容.离子液体是一类新型的绿色介质,具有不易挥发、导电性强、粘度大、蒸气压小、性质稳定、可设计性、对许多无机盐和有机物有良好的溶解性等优点,因而其应用领域非常广泛,目前离子液体已在萃取分离、电化学、化学、环境、生物技术、材料等诸多领域都得到开发和应用。
基于离子液体萃取效率高、可循环利用等优点,其在传统的萃取中的应用研究很多,并且具有广泛的应用前景。
2.离子液体简介2.1离子液体的结构和分类离子液体,又称室温离子液体,或室温熔融盐,是指在室温或接近室温时呈液态,并由有机阳离子和无机阴离子组成的熔融盐体系.按照阴阳离子排列组合方式的不同,离子液体的种类有很多.目前通常根据有机阳离子母体的不同,将离子液体分为4类,分别是咪唑盐类(I)、季铵盐类(II)、吡啶盐类(Ⅲ)、季膦盐类(IV)[1].离子液体的种类并不仅限于此,其他代表性的离子液体还有锍盐离子液体、手性离子液体,两性离子液体等。
2.2离子液体的特点与传统有机溶剂和电解质相比,离子液体的主要特点是:①蒸汽压低,不易挥发;②具有较大的稳定温度范围和较高的化学稳定性;③具有较大的结构可调性,适合用作分离溶剂;④具有介质和催化双重功能,对于许多无机和有机物质溶解性好;⑤离子液体作为电解质具有较大的电化学窗口、导电性、热稳定性和抗氧化性等[2]。
总之离子液体兼有液体与固体的功能特性,因此被称为“液体”分子筛.3.离子液体在萃取分离中的应用3.1离子液体萃取有机物离子液体蒸气压低,热稳定性好,液态范围广,对很多有机物有显著而不同的选择性,萃取完后可以分离萃取物循环使用。
专利名称:一种离子液体-分子溶剂复合萃取剂及其应用专利类型:发明专利
发明人:方静,李一晗,李婷婷,李春利,李浩
申请号:CN201810492707.7
申请日:20180522
公开号:CN108640193A
公开日:
20181012
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明为一种离子液体‑分子溶剂复合萃取剂及其应用。
该复合萃取剂的组成为离子液体和分子溶剂,体积比为离子液体:分子溶剂=10~0.6:1;所述的离子液体的阳离子为咪唑阳离子或吡啶阳离子;阴离子为卤素阴离子、硝酸阴离子、四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、四氯化铝阴离子、三氯化锌阴离子。
本发明的离子液体‑分子溶剂组成的复合萃取剂,其萃取有机磷效率可达76%‑97%。
申请人:河北工业大学
地址:300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#
国籍:CN
代理机构:天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:赵凤英
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离子液体萃取有机化合物离子液体作为一种特殊的溶剂,具有良好的溶解能力和选择性,近年来在有机合成、化学分析等领域得到了广泛应用。
其中,离子液体萃取有机化合物是一种常见的使用方式。
本文将介绍离子液体萃取有机化合物的原理、方法以及应用,并探讨其在环境保护和资源回收等方面的潜在价值。
一、离子液体萃取有机化合物的原理离子液体是一种由离子组成的盐类,通常在室温下呈液态,可以作为溶剂用于溶解各种物质。
而有机化合物由碳、氢、氧等元素组成,与离子液体存在相互作用。
离子液体的独特性质使其具有较大的溶解度和较高的选择性,可以通过调节离子液体结构和性质,实现对特定有机化合物的萃取。
离子液体与有机化合物之间的相互作用主要包括静电作用、氢键作用、范德华力等。
由于离子液体离子度高、极性大,并且具有较大的溶解度,有机化合物可以在其中溶解,并在离子液体的作用下发生化学反应或者分离。
二、离子液体萃取有机化合物的方法1. 直接溶解法直接溶解法是指将有机化合物直接溶解于离子液体中。
这种方法适用于那些在传统有机溶剂中溶解度较低的有机化合物,通过调节离子液体的结构和性质,可以增加有机化合物在离子液体中的溶解度。
2. 相转移法相转移法是指通过相体系的变化将有机化合物从一个相转移到另一个相中,实现分离和富集。
常见的相转移法包括水相/离子液体相和有机相/离子液体相的转移。
在水相/离子液体相转移中,通过溶剂萃取剂在水相和离子液体相之间分配系数的差异,实现对有机化合物的萃取。
不同的离子液体和溶剂萃取剂对有机化合物的选择性不同,可以根据需要选择适合的萃取剂。
在有机相/离子液体相转移中,离子液体在有机相和水相之间的分配系数具有选择性,可以实现对有机化合物的富集。
通过调节离子液体的结构和性质,可以增加其在有机相中的分配系数,从而提高有机化合物的富集效果。
三、离子液体萃取有机化合物的应用离子液体萃取有机化合物的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1. 有机合成中的萃取和分离离子液体可以作为反应溶剂用于催化反应和有机合成中的分离。
《离子液体作为萃取剂分离丙酮-甲醇共沸物系的研究》摘要:本文旨在研究离子液体作为萃取剂在分离丙酮-甲醇共沸物系中的应用。
通过实验分析,探讨了离子液体的物理化学性质及其在共沸物系分离过程中的作用机制,为工业上高效、环保的有机物分离提供新的思路和方法。
一、引言在化工生产过程中,共沸物系的分离一直是工业界面临的难题之一。
丙酮和甲醇作为常见的有机溶剂,其共沸物系的分离尤为重要。
传统的分离方法往往存在能耗高、污染大等问题。
近年来,离子液体作为一种新型的绿色溶剂,因其良好的溶解能力和较低的挥发性,被广泛应用于有机物分离领域。
因此,研究离子液体作为萃取剂在丙酮-甲醇共沸物系分离中的应用具有重要意义。
二、离子液体的性质及其应用离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的盐类,具有熔点低、热稳定性好、溶解能力强等优点。
其独特的物理化学性质使其在萃取、催化、电化学等领域具有广泛的应用前景。
在共沸物系分离中,离子液体因其低挥发性和良好的溶解性能,可以有效降低分离过程的能耗和减少环境污染。
三、实验方法与步骤本实验选用多种不同种类的离子液体作为萃取剂,通过对丙酮-甲醇共沸物系的萃取实验,分析离子液体的萃取效果及分离性能。
具体实验步骤如下:1. 准备不同种类的离子液体和丙酮-甲醇共沸物系;2. 在一定温度和压力下,将离子液体与共沸物系进行混合萃取;3. 通过分析萃取后各相的组成,评估离子液体的萃取效果和分离性能;4. 对比不同种类离子液体的萃取效果,找出最佳萃取剂;5. 分析离子液体在萃取过程中的作用机制。
四、结果与讨论1. 实验结果:(1)不同种类的离子液体对丙酮-甲醇共沸物系的萃取效果存在差异;(2)最佳萃取剂对共沸物系的分离效果显著,能够有效提高各组分的纯度;(3)离子液体在萃取过程中表现出良好的稳定性和重复使用性。
2. 讨论:(1)离子液体的物理化学性质对其在共沸物系萃取过程中的效果具有重要影响;(2)最佳萃取剂的筛选对于提高共沸物系分离效率和纯度至关重要;(3)离子液体作为萃取剂在共沸物系分离中具有较大的应用潜力,可进一步研究其在其他有机物分离领域的应用。
萃取剂的种类
萃取剂是一种用于分离混合物中化学物质的化学物质。
根据萃取剂的不同化学性质和用途,可以将其分为多种类型。
1. 水:水是一种常用的极性溶剂,适用于萃取水溶性化合物。
2. 有机溶剂:有机溶剂是一类非极性溶剂,如乙醚、甲醇、乙酸乙酯等。
适用于萃取非极性化合物。
3. 离子液体:离子液体是一种新型的萃取剂,具有高度选择性和再生性能,适用于分离和提取特定化合物。
4. 超临界流体:超临界流体是一种高压、高温状态下的物质,具有高溶解度和选择性,适用于萃取高沸点、难溶于常规溶剂的化合物。
5. 磁性萃取剂:磁性萃取剂是一种将磁性材料和萃取剂结合而成的材料,适用于萃取特定化合物并进行磁性分离。
以上是萃取剂的一些常见种类,不同种类的萃取剂具有不同的适用范围和优缺点,需要根据实际需要进行选择。
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离子液体(Ionic Liquid)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(Low temperature molten salts)、室温离子液体(Room temperature ionic liquids)、有机离子液体(Organic ionic liquids)等,一般由有机阳离子和无机阴离子所组成。
关于离子液体的研究早在1914年就已出现。
与传统的有机溶剂和电解质相比,离子液体具有一系列突出的优点。
目前离子液体已应用于多个领域中,如电化学、催化、合成、分析包括分离科学和色谱分析等。
近年来离子液体用于萃取的研究也越来越受重视,本文综述了近几年离子液体用于萃取金属离子、有机物、生物分子,脱硫、脱氮等研究的最新进展。
1离子液体在萃取分离中的应用1.1离子液体在液-液萃取分离中的应用通过对正、负离子的设计,离子液体不仅能够溶解某些有机化合物、无机化合物和有机金属化合物,而且同许多有机溶剂不混溶,溶解损失低。
一般阴离子为卤素、乙酸根、硝酸根的离子液体与水完全互溶,阴离子为PF 6-、Tf 2N -型的离子液体与水不互溶,阴离子为BF 4-、Tf 2O -型的离子液体与水互溶的情况还取决于阳离子和取代基,因此非常适合作为液-液提取剂。
Seiler 等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。
[C 4MIm]PF 6、[C 6MIm]PF 6、[C 6MIm]BF 4和[C 8MIm]BF 4等四种离子液体对间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸稀水溶液的萃取时,萃取温度和相体积比的变化对分配比影响不大;但水相pH 值对萃取平衡有较大的影响,其中氨基苯磺酸在离子液体/水体系中的分配比在pH=4.2时达到最大值;而[C 6MIm]BF 4和[C 8MIm]BF 4对氨基苯磺酸有较好的萃取性能。
咪唑离子液体键合硅胶固定相纯水洗脱分离碱基、酚类和药物化合物王旭生;邱洪灯;刘霞;蒋生祥【摘要】采用N-甲基咪唑和氯丙基咪唑反应的方法制备得到了离子液体键合硅胶固定相,并利用该固定相中的咪唑环阳离子和被分析物之间存在的多重作用机理如疏水作用、静电吸引和排斥及氧键作用等,以纯水作为流动相,成功地分离了碱基(胞嘧啶、胸腺嘧啶、2-氨基嘧啶和6-氯鸟嘌呤)、酚类化合物(间氨基酚、间苯二酚和间硝基酚)以及3种药物化合物(盐酸吗啉呱、阿昔洛韦和头孢氨苄).采用没有添加任何有机溶剂和缓冲液的纯水作流动相,既绿色环保,又节约经济,简单方便.对该固定相分离这些化合物的保留机理做了探讨.%N-methylimidazolium ionicliquid(IL)-modified silica was prepared with the reaction of 3-chloropropyl modified silica and N-methylimidazole using toluene as solvent. Based on the multiple interactions between N-methylimidazolium IL-modified silica and analytes such as hydrophobic interaction, electrostatic attraction, repulsion interaction, hydrogen-bonding,etc., the bases (cytosine, thymine, 2-aminopyrimidine and 6-chloroguanine ), phenols (m-aminophenol, resorcinol and m-nitrophenol) and three pharmaceuticals (moroxydine hydrochloride, acyclovir and cephalexin hydrate) were separated successfully with only pure water as the mobile phase. These chromatographic separations are environmental friendly, economical and convenient, without any organic solvent or buffer additive. The retention mechanism of these samples on the stationary phase was also investigated.【期刊名称】《色谱》【年(卷),期】2011(029)003【总页数】4页(P269-272)【关键词】离子液体;改性硅胶;固定相;纯水流动相;液相色谱;碱基化合物;酚类化合物;药物【作者】王旭生;邱洪灯;刘霞;蒋生祥【作者单位】中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物重点实验室,甘肃,兰州,730000;中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物重点实验室,甘肃,兰州,730000;中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物重点实验室,甘肃,兰州,730000;中国科学院兰州化学物理研究所,甘肃省天然药物重点实验室,甘肃,兰州,730000【正文语种】中文【中图分类】O658碱基是核苷酸的重要组成部分,是生命科学领域研究最广泛、最活跃的研究课题。
离子液体作为萃取剂分离苯、环己烷和环己烯的应用前景摘要:本文介绍了离子液体的特性,并通过国外某文献中气液相平衡数据,分析了离子液体作为萃取剂分离苯、环己烷和环己烯的可行性,并得出了采用离子液体作为萃取剂分离苯、环己烷和环己烯的优缺点。
关键词:离子液体萃取剂苯环己烷环己烯分离一、概述在苯部分加氢制环己烯生产单元中,为了得到纯的环己烯,需要进行苯、环己烷、环己烯的分离,由于三者的沸点极其相近,故直接进行精馏分离难度非常大。
工业上一般采用萃取精馏的方法,加入一种萃取剂,来破坏三者的气液平衡体系,增大相对挥发度,使其达到分离要求。
但常规有机溶剂也存在一定的弊端,主要有:1.有机溶剂对环己烷和环己烯的选择性差别不大,当满足分离精度要求时,分离所需要的理论板数较大,分离能耗高。
2.有机溶剂与苯、环己烯的相对挥发度不大,故回收萃取剂也需要进行精馏分离,且分离难度大,难以做到完全分离,能耗高。
本文将介绍一种新型的溶剂作为萃取剂进行苯、环己烷、环己烯的分离——离子液体。
离子液体是近几年新兴的一种化学产品,具有对某一种有机物选择性好、不挥发、热稳定性极高、无腐蚀、不可燃等多种优点,是一种绿色环保的溶剂[1]。
二、离子液体的简介离子液体是一种在室温下呈液态的离子化合物,一般由有机阳离子和无机阴离子所组成。
离子液体具有异于传统有机溶剂和电解质的一系列突出优点[2,3]:1.对大多数的无机、有机以及高分子材料表现出良好的溶解能力,并且由于其结构不同,与不同溶剂的相溶性也不同,是许多有机物、无机物的优良溶剂;2.离子液体几乎没有蒸气压,即使在较高的温度下也不挥发,因此可以用于高真空体系中,同时也减少了因挥发而产生的环境污染问题;3.通过阴阳离子的设计可获得―需求特定‖、―量体裁衣‖的离子液体,可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性[4]。
三、二元体系气液相平衡分析由于离子液体目前仍处于实验研究阶段,目前还不能用传统的热力学方程对加入离子液体后的苯、环己烷、环己烯体系进行计算,只能通过实验进行数据分析。
离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物郭少聪;杨启炜;邢华斌;张治国;鲍宗必;任其龙【摘要】构建了疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂,并研究了其对酚类化合物的萃取性能。
结果表明,与纯离子液体萃取剂相比,三己基十四烷基溴化([P66614]Br)-乙酸乙酯复合萃取剂在显著降低萃取剂黏度的同时,获得了较高的酚类溶质分配系数。
当萃取剂中[P66614]Br 摩尔分数为20%时,苯酚的分配系数为345,是纯乙酸乙酯为萃取剂时的5.3倍,是[omim]BF4、[C12mim]NTf2等常规疏水离子液体的9~60倍;比纯[P66614]Br 为萃取剂时的分配系数下降25.3%,黏度却比纯[P66614]Br 降低99%以上。
COSMO-RS 研究表明[P66614]Br 与苯酚之间较强的氢键作用是获得较高苯酚分配系数的关键因素。
该复合萃取剂对间苯三酚、4-氯苯酚和2,5-二硝基苯酚等物质也有良好的萃取能力。
上述结果为开发兼具良好热力学性能和动力学性能的脱酚萃取剂提供了新的思路。
%Hydrophobic ionic liquid (IL)-molecular solvent composite extractant was developed for the removal of phenols from aqueous solution. The results showed that tetradecyltrihexylphosphonium bromide ([P66614]Br)-ethyl acetate mixtures could not only decrease the viscosity of extractant notably, but also have good affinity to phenols. The distribution coefficient of phenol in [P66614]Br-ethyl acetate-water biphasic system([P66614]Br/ethyl acetate molar ratio 1:4) was 5.3 times higher than that using pure ethyl acetate as extractant, 9—60 times higher than those using several common hydrophobic ILs and only 25.3% smaller than that using pure [P66614]Br. The viscosity of 20% (mol) [P66614]Br mixture was only 1% of pure [P66614]Br. The solvation interactions calculated by COSMO-RSindicated that there were strong hydrogen-bonding interaction between the phenol and [P66614]Br, which drove phenol into the [P66614]Br-rich phase. This mixture also showed good extraction abilities for phloroglucinol, 4-chlorophenol and 2,5-dinitrophenol with distribution coefficients of 91, 490 and 1492, respectively. These results provided a new opportunity for designing phenol-removing solvent with both good thermodynamic and kinetic properties.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)007【总页数】6页(P2851-2856)【关键词】离子液体;萃取;氢键;酚类;水处理【作者】郭少聪;杨启炜;邢华斌;张治国;鲍宗必;任其龙【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州 310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州 310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州 310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州 310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州 310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州310027; 生物质化工教育部重点实验室浙江大学,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TP028.3+2随着化学工业的快速发展,地表水和地面水普遍受到了化学废弃品的污染[1]。
其中,酚类化合物是一类常见的水体污染物,具有很强的毒性,可使蛋白质变性,即使在较低浓度下,仍然可对器官造成较大伤害[2]。
美国环境保护署规定废水中酚类化合物的含量不得高于1 mg·L-1[3],我国也对含酚废水的排放制定了严格的标准[4]。
因此,从水中除去酚类污染物成为保护公众健康及环境的一个重要课题[5]。
液-液萃取是一类常见的酚类污染物脱除方法,其关键在于萃取剂的设计。
离子液体具有结构和性质可设计、易形成液-液两相等特点,为液-液萃取的发展提供了新的平台[6-7],不仅在金属离子富集[8-9]、天然产物分离[10-12]和油品净化[13-14]等领域展现出良好的潜力,也在废水脱酚领域获得了关注[4,15-16]。
常用的废水脱酚离子液体是以(与带有长链烷基的阳离子配伍)等为阴离子的疏水性离子液体,但其萃取效率通常与传统溶剂萃取相当甚至更低[4,16]。
同时,由于离子间存在着很强的静电与氢键作用,离子液体的黏度往往较大(表1),影响传质性能。
为了提高苯酚的脱除效率,研究人员合成了功能性疏水离子液体用于废水脱酚。
Deng 等[21]合成了磁性功能化离子液体,苯酚的分配系数达107,4-氯苯酚的分配系数约300。
Yang等[22]设计了一系列长链脂肪酸功能化离子液体,苯酚的分配系数是咪唑型离子液体的17~275倍。
然而这些功能化离子液体的黏度仍然很大,甚至比一些常见疏水离子液体更高。
因此,开发兼具良好热力学性能(较高的溶质分配系数)和动力学性能(较低的黏度)的新型废水脱酚萃取剂仍然是具有挑战性的任务。
Yang等[23]曾构建了亲水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂并成功应用于非水萃取,在降低萃取剂黏度的同时获得了较高的分配系数和选择性。
但是离子液体-分子溶剂复合萃取剂在水中酚类化合物萃取方面的研究尚未见报道。
为此,本工作研究了疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂对水相中酚类化合物的萃取分离性能,选定乙酸乙酯为分子溶剂,考察了几种典型的酚类化合物在疏水性离子液体-乙酸乙酯-水两相体系中的分配行为。
此外,虽然有研究表明,离子液体与酚类化合物的氢键作用与疏水性作用会影响酚类化合物的分配行为[24],但该领域针对萃取机理的研究仍然较为滞后,尤其缺少量子化学层次上的研究,因此,本工作进一步采用真实溶剂似导体屏蔽模型(COSMO-RS)进行模拟计算,阐明了离子液体与酚类化合物的作用机制。
1.1 实验材料三己基十四烷基溴化([P66614]Br,≥97%)、三己基十四烷基双(三氟甲烷磺酰)亚胺([P66614]NTf2,≥97%),购自百灵威科技有限公司;1-苄基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([bzmim]NTf2,≥99%)、1-十二烷基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐([C12mim]NTf2,≥99%)、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([omim]BF4,≥99%)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([omim]PF6,≥99%),购自中国科学院兰州化学物理研究所绿色化学与催化中心;4-氯苯酚(分析纯)、间苯三酚(分析纯)、2,5-二硝基苯酚(约20%水润湿品),购自梯希爱(上海)化成工业发展有限公司;乙酸乙酯(分析纯)、苯酚(分析纯),购自国药集团化学试剂有限公司。
1.2 分析测试仪器高效液相色谱仪(包括1525二元高压梯度泵,717 plus自动进样器,2487紫外检测器),Waters公司;DV-Ⅱ+ Pro型旋转黏度计,Brookfield公司。
1.3 实验方法1.3.1 萃取实验以苯酚、4-氯苯酚、间苯三酚、2,5-二硝基苯酚为溶质,水为溶剂,分别配制一定浓度的溶液。
酚溶液和萃取剂按3:1的质量比加入三角烧瓶中,在恒温振荡器中以200 r·min-1转速振荡2 h后在相同温度下静置至两相完全分层;以注射器分别对上、下相取样,准确称量,用乙醇稀释后进行高效液相色谱(HPLC)分析。
1.3.2 色谱分析条件色谱柱为C18反相柱(Waters Atlantis T3,4.6 mm×250 mm,5 μm),柱温30℃,紫外检测器检测波长272 nm,流动相为甲醇,流速为0.5 ml·min-1,进样量10 μl。
分配系数D为酚在两相中的浓度比为式中,Ce、Cr分别为酚在萃取相和萃余相中的浓度,mg·g-1。
1.4 COSMO-RS计算方法首先采用 Gaussian 09软件用于初步分子构型优化,计算水平为 B3LYP/6-31g+(d, p)。
使用Turbomole 6.3软件在BP (B88-EWN-P86)/TZVP水平下对分子构型进一步优化并得到COSMO-RS输入文件[25],然后利用COSMOthermX软件计算离子液体与酚类化合物的相互作用信息。
2.1 Br-型疏水性离子液体与常规疏水性离子液体的萃取脱酚性能比较在萃取温度为25℃时,选定[bzmim]NTf2、[P66614]NTf2、[C12mim]NTf2、[omim]PF6、[omim]BF4和[P66614]Br为萃取剂,测定苯酚的分配系数,结果如图 1所示。
苯酚在选定的两相体系中分配系数以[bzmim]NTf2<[P66614]NTf2<[C12mim]NTf2<[omim]PF6<[omim]BF4<[P66614]Br顺序依次增加。