离子液体在萃取分离中的应用研究进展

Sr2+
[ 10]
[ Cn mim] [ Tf2 N] ( n= 5, 10)
Na+
[ 30]
18C6, DCH18C6, Dt b1 8C6
[ Cn mim] [ PF 6 ] ( n= 4, 6, 8)
Na+ , Cs+ , Sr 2+
[ 11]
BO Bcali xC6
[ Cn mim] [ T f2 N] ( n= 2 , 3 , 4 , 6 , 8)
摘 要: 室温离子液体作为一种新型绿色溶剂, 具有液程宽、几乎不挥发、溶解能力强及
结构可调等独特的物理化学性质, 近年来逐渐被人们认识了解, 它在各个领域的应用也
得到了初步的发展。本文重点概述了离子液体在萃取分离金属离子方面的研究进展,
并对离子液体萃取分离有机物和生物分子的研究作了简要介绍。引用文献 54 篇。
D 值均小于 1, 而在 DCH 18C6 和 4, 4c2( 5c)2二2( 四2丁基环己基)2182冠26 ( Dt b18C6) 存在的条件下, D 值 可以提高 4 个数量级[ 11] 。
Diet z 和 Dzielawa 认为, 离子液体萃取金属离子是通过由中性萃取剂形成的复合物与离子液体间的
功能性离子液体也得到了不断的开发和应用sci收录的有关离子液体的文章逐年增长离子液体已成为化学领域中的研究热点之一与目前广泛应用的有机溶剂相比离子液体具有以下突出的优点最高可至400蒸汽压极低不易挥发对有机物无机物都有良好的溶解性使许多化学反应得以在均相中完成且反应器体积大为减小具有结构可调控性
第 25 卷第 5 期 Vol. 25 No. 5
calix C6 ( calix [ 4] ar enebis ( t ert2octyl benzo2cr own26) ) ; N2al kyl2Aza218C6; H TT A ( 4, 4, 42t rit lu or o212 ( 22 th ienyl )2 1, 32but anedi on e) ; CM PO
H Rsq
衍生物优化离子液体的萃取选择
性, 通过选择亲离子液体基团作 R 基, 以提高离子液体萃取体系的萃取能力和萃取选择范围。
常见的金属离子萃取剂有冠醚类, 有机磷类, 82羟基喹啉类等。表 1 根据萃取剂的类型对离子液体萃
取金属离子进行了汇总。
表 1 萃 取剂在离子液体萃取金属离子中的应用 Ta ble 1 Examples of extr actant used in meta ls extr action with room tempera ture ionic liquids
子液体和萃取剂组成; 另外, 利用离子液体结构的可设计性, 可以先向离子液体分子中引入萃取功能化基
团, 再作为萃取相使用。目前所研究的大部分离子液体萃取体系中, 离子液体本身对金属离子的萃取能力 都很弱, 需要添加萃取剂以提高萃取效率。V isser 报道, [ Cn mim] [ PF 6] ( n= 4, 6, 8) 对 Sr2+ 直接萃取的
[ C10 mim] [ Tf2 N]
Meta l ions
UO22+ , Am3+ , Eu3+ , Nd3+
Ref. [ 28]
Cyan ex2 9 23
[ C8 mim] [ PF 6 ]
Y3+ , Tb3+ , Yb3+ , Ho3+ , Er 3+
[ 39]
Dit h izon e
A zob enzene N aph t h ol
extractant
Extr act ion phase room temperature ionic liquids
Meta l ions
Ref.
Crown ether
[ Cnm im] [ PF6 ] ( n= 429)
Li+ , Na+ , K+ , Rb+ , Cs+
[ 13]
[ Cn mim] [ Tf2 N] ( n= 2, 4, 5, 6, 8)
Sr2+
[ 19]
DC1 8C6
[ 12fluoroalkyl232methylimidazolium] [ Tf2N]
Sr2+
[ 32]
[ Cn mim] [ Tf2 N] ( n= 5, 6, 8, 10)
Sr2+
[ 31]
[ R1 R2 Meim] [ Tf2 N] [ R1 R2 Meim] [ P F6 ]
离子液体从其诞生到现在已有近百年的历史, 但前期发展非常缓慢, 直到 1992 年, Wilkes 研究小组 合成了一系列由咪唑阳离子与[ BF4] - 、[ P F6 ] - 阴离子构成的, 对水和空气都很稳定的离子液体以后, 关
于离子液体的研究报道才逐渐增多。而它作为一种环境友好溶剂, 越来越被人们认识和接受。功能性离 子液体也得到了不断的开发和应用[5] 。从 1998 起, SCI 收录的有关离子液体的文章逐年增长, 离子液体 已成为化学领域中的研究热点之一[ 2] 。
进行金属离子的萃取研究。他们用离子液体[ R1 R2 MeIM] [ T f2 N] 、[ R1 R2 MeIM] [ PF 6 ] 和萃取剂二环己 基 18 冠 6( DCH 18C6) , 从水溶液中萃取 Sr2+ , 发现 Sr2+ 的分配比( D) 在离子液体中比在甲苯中高出几个
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数量级。
2. 1. 1 萃取相组成 在萃取金属离子的离子液体萃取体系中, 由于金属离子的亲水性, 萃取相一般由离
与目前广泛应用的有 机溶剂相比, 离子液体 具有以下突出的优点: ( 1) 液程宽, 最高 可至 400 e , 如 [ Emim] [ T f2 N] [6] ; ( 2) 蒸汽压极低, 不易挥发; ( 3) 对有机物、无机物都有良好的溶解性, 使许多化学反应
得以在均相中完成, 且反应器体积大为减小; ( 4) 具有结构可调控性。离子液体的溶解性、液体状态范围等
表明, H ( C7H 7) sq 和 H ( CH 3) sq 都具有良好的萃取选择性和萃取效率。由于空间位阻作用, 这两种不含
氟的 82羟基喹啉类衍生物对螯合物的萃取能力优于含氟的 H ( CF3 ) sq。但是对 Cd2+ 的萃取主要是以
Cd[ ( CF3
)
s
q]
3
的形式萃取的。由此可见,
可以使用不同取代基的
B2diket one
H TT A
[ Cn mim] [ PF 6 ] ( n= 4, 6, 8)
Ni2+ , Cu2+ , P b2+ , Mn2+ , Co2+ , Zn2+ , Cd2+
[ 21]
CM PO, CMPO/ T BP CMPO
[ C4 mim] [ T f2 N]
[ C4 mim] [ PF 6 ]
离子交换进行的。由于离子液体的难挥发性, 使得萃取于其中的金属离子难以回收, 但是可通过使用带有
负电荷的螯合剂, 例如双硫腙、82羟基喹啉衍生物、B2二酮或质子化的含 N 配位基试剂进行螯合萃取, 然后
将金属离子反萃取于一定浓度的酸溶液中以便于回收。 Ajioka 等[ 12] 比较研究了 3 种 82磺胺喹啉衍生物在[ C4 mim] [ PF 6 ] 萃取二价金属离子中的作用。结果
物理化学性质, 取决于阴、阳离子及其取代基的构成和配对, 可根据需要, 定向设计离子液体体系; ( 5) 离子
液体作为电解质具有较大的电化学窗口、良好的导电性、热稳定性和极好的抗氧化性。近年来, 已广泛应
用于有机化学合成、电化学、材料化学等领域, 离子液体在分离分析方面的研究也越来越受到人们重视。 最近, 文献[ 7, 8] 分别对离子液体在分离科学和仪器分析中的应用作了评述。本文主要概述了离子液体在
Cyan ex2 9 23 Cyan ex2 9 25
D it h izon e
CDA A PAN, T AN
[ C8 mim] [ PF6 ] , [ A336] [ NO3 ] [ Cn mim] [ PF 6] ( n= 4, 8, 12) [ Cn mim] [ PF 6] ( n= 4, 8, 12) [ C4 tmsim] [ P F6 ] [ Cn mim] [ PF 6 ] ( n= 4, 6, 8)
Sc3+
Pb 2+ Pb2+ , Cd2+ , Zn2+ , Hg2+ , Ag+ , Cu2+
H g2+ F e3+ , Co3+ , Cd2+ ,
Ni2+ , H g2+
[ 40] [ 26] [ 20] [ 25] [ 17]
Arene
Calyx[ 4] arene2 bear ing pyr idine
Cs+
[ 35]
DCH 18C6, BOBcalixC6
[ Bu3 MeN] [ Tf2 N]
Sr 2+ , Cs+
[ 34]
DCH 18C6, N2a lkyl2Aza218C6
[ Cn mim] [ T f2 N] ( n= 2, 4, 6, 8)
Na+ , K+ , Cs+ , Sr2+
[ 33]
分 析科 学学报 JOURNAL OF ANALYTICAL SCIENCE
文章编号: 100626144( 2009) 0520598207
2009 年 10 月 Oct. 2009
离子液体在萃取分离中的应用研究进展
杜 平, 胡 维, 李胜清* , 陈 浩
( 华中农业大学理学院, 湖北武汉 430070)
基金项目: 国家自然科学基金( No. 20705009)
* 通讯联系人: 李胜清, 男, 博士, 副教授, 从事 分析化学教学及科研工作.
59 8
第5期
分析科学学报
第 25 卷
的[ 9] 。 萃取分离金属离子是离子液体作为绿色萃取溶剂研究的热点。1999 年 Dai 等[10] 最早使用离子液体
( octyl ( phen yl)2 N, N2diis ob ut yl carbam oylmet h yl p hosphin e ox ide) ; T BP ( t rib ut yl phosph at e) ; DEH PA ( Di ( 22 et hylh exyl ) phos phoric acid) ;
[ C4 mim] [ PF 6] , [ C4m im] [ Tf2 N] [ C4 mim] [ PF 6] , [ C8m im] [ Tf2 N]
Eu3+ , Nd3+
[ 22]
Th4+ , Am3+ , P u4+ , U O22+
[ 37]
Ce3+ , Eu3+ , Y3+ U O22+
关键词: 离子液体; 液液萃取; 金属离子; 有机物; 生物分子
中图分类号: O658. 2
文献标识码: A
1 引言
室温离子液体( Room T emperat ure Ionic Liquids, RTILs) , 简称离子液体, 是一类室温或相近温度下
完全由离子组成的有机液体化合物。离子液体一般由有机阳离子和无机或有机阴离子组成。目前研究的
[ Cn mim] [ PF 6 ] ( n= 4, 6, 8)
Ag+
[ 24]
Q u in ol in e
H( C7 H7 ) sq, H( CH 3 ) sq, H( CF3 ) sq
[ C4 mim] [ PF 6 ]
Cu2+ , Mn2+ , Co2+ , Zn2+ , Cd2+
[ 12]
K et on e
DT BSF T MK
[ C4 tmsim] [ P F6 ] [ C6 mim] [ PF 6 ]
A l3+ H g2+
[ 27] [ 18]
* 18C6 ( 182crown26 ) ; Dt b18C6 ( 4, 4c2( 5c )2di2( tert2b ut ylcycl ohexano )2182crown26 ) ; DCH 18C ( dicyclohex an o2182 crown26 ) ; BOB2
有机阳离子主要有:
咪唑类、吡啶类、季铵盐类、季膦盐类四类;
其中无机阴离子主要为卤化物类,
如
PF
6
、
BF-4 、Br- 、Cl- 、I- 、[ A l2 Cl7 ] - 、[ AlCl4 ] - 等; 有机 阴离 子主 要 为含 氟 阴离 子, 如 [ ( CF3 SO2 ) 2N ] - 、
[ CF3 SO3 ] - 、[ CH 3 CO2 ] - 、[ CF 3 CO2 ] - 等[ 1- 4] 。
[ 36] , [ 38] [ 22]
59 9
第5期
杜 平等: 离子液体在萃取分离中的应用研究进展
第 25 卷
(续表 1)
O rg ano ph os p h or
extractant
Cyan ex2 2 72 , DEH PA
Extr act ion phase room temperature ionic liquids
萃取分离中的应用进展。
2 离子液体在萃取分离中的应用
2. 1 离子液体萃取金属离子 液体萃取分离金属离子是化学分析中一个比较成熟的分离方法。它基于不同金属离子所形成的化合
物在互不相溶的两相中分配比的差异, 使目标离子从水相进入有机相而达到与其他金属离子分离的目
收稿日期: 2008208229
修回日期: 2008210227