离子液体在萃取分离中的应用

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。离子液体[BMIm]PF 6对一系列多环芳烃(PAHs)的萃取有较好的富集率、相关因子(r 为0.9169~0.9976,n =5)和重复性(RSD 为2.8%~12%),同时水样中的pH 值对萃取有一定影响，与传统的二氯甲烷萃取相比,离子液体在水样中多环芳烃的富集方面可以取代传统的有机溶剂。

离子液体对酚类物质萃取也有广泛的应用。利用离子液体1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐和1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸盐以及传统有机溶剂二氯甲烷作萃取溶剂，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。而苯酚、苯基酚、苯二酚等几种不同取代基的酚类物质在[BMIm]PF 6(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)和[DMIm]PF 6(1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)与水两相中的分配系数随温度升高而降低，同时离子液体对不同取代基的酚类萃取能力有很大差异，咪唑基团上取代烷基链的长度对不同酚类物质的分配系数有很大影响，因此可以通过调节离子液

收稿日期：2009-03-04

基金项目：陕西省教育厅专项科研基金资助项目（06JK215）；西安理工大学优秀博士学位论文研究基金资助项目（602-210805）；西安市科技攻关项目

（GG5074

）.作者简介:韩菲(1985-)，女，硕士研究生；通讯作者：裴亮(1982-)，男，博士研究生，E-mail ：pellys38994327@.

离子液体在萃取分离中的应用

韩菲1,裴亮2,王理明2

(1.西安理工大学理学院，陕西西安710048；2西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048)

摘要：在查阅了大量的国内外文献资料的基础上，介绍了近几年离子液体研究应用的进展。综述

了离子液体在萃取分离过程中的应用，并展望了离子液体在分离方面的应用前景和发展方向。

关键词：离子液体；萃取；分离；液膜

中图分类号：TQ028

文献标识码：A

文章编号：1005-8265（2009）02-0019-04

体的结构使其适用于不同成分的含酚废水。

离子液体和一些盐溶液构成的双水相体系也可用来萃取分离某些有机物，由亲水性离子液体四氟硼酸1-甲基-3-丁基咪唑([BMIm]BF4)和KH2PO4形成的双水相体系来萃取分离牛血清白蛋白(BSA)时，当磷酸二氢钾盐浓度为80g/L，离子液体浓度在160~240mL/L，BSA的浓度为30~50mg/L，溶液酸度在pH=4~8范围，离子液体双水相体系对BSA有较高的萃取率。而用[BMIm]BF4和NaH2PO4形成双水相对青霉素G也有较高的萃取率。

1-丁基-3-甲基咪唑氯代([BMIm]Cl)RTIL可以溶解纤维素，而烯丙基咪唑基阳离子的氯代物([AMIm]Cl)对纤维的溶解性能优于[BMIm]Cl，这为纤维素溶剂体系的研究开发开辟一条崭新的道路；疏水性离子液体[BMIm]PF6对6种水溶性染料的萃取脱色性能表明，离子液体对酸性染料平均萃取脱色率超过95%，弱酸性染料为64.9%，活性染料为18.5%。

1.2离子液体在固-液萃取分离中的应用

Liu Jingfu等报道了将处理并附着有离子液体的固相微萃取(SPME)用于液面顶空萃取涂料中的苯(B)、甲苯(T)、乙苯(E)和二甲苯(X)。附着有离子液体的SPME纤维优于每一种萃取在气相色谱仪的注射口内被分析物经萃取和解吸,最后用溶剂将附着有离子液体的纤维进行分离。在研究的4种涂料样品中，发现苯含量在检测限以下，但甲苯含量相对较高，乙苯和二甲苯含量(56~271μg/g)的范围在70%~114%。与商用SPME纤维相比，附着有离子液体的纤维在检测时所需成本更低，并有一定的再生性，且无残留所以这种经处理并附着有离子液体的SPME纤维将有更大的应用潜力。

1.3离子液体在固-固分离中的应用

顾彦龙等研究了牛磺酸在多种二烷基咪唑室温离子液体中的溶解性能，并利用对牛磺酸溶解度较大的氯化1-甲基-3-丁基咪唑离子液体[(BMIm)Cl]为浸取剂，在较温和条件下实现了硫酸钠和牛磺酸固体混合物的分离，浸取得到的溶有牛磺酸的离子液体经乙醇离析后可得到产率98.15%以上的牛磺酸，纯度超过99.15%，且离子液体可以重复使用多次。

1.4离子液体在脱硫、脱氮方面的应用

离子液体在汽油和柴油中萃取分离含硫化合物及氮化物方面也有非常广泛的应用。利用1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMImDMP)、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMImDEP)和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐[BMIm]DBP)三种离子液体对模型油中3-甲基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩进行萃取脱硫，其脱硫能力强弱顺序为：[EMIm]DEP>[BMIm]DBP>[MMIm] DMP，且对二苯并噻吩的脱除效果最好；而脱硫后的离子液体则可通过电化学方法再生。[BMIm]PF6离子液体对含硫体系燃油萃取脱硫时只需1min达到平衡，萃取脱硫适宜的操作温度为30~40℃，对噻吩类含硫化合物分配系数可达到0.4~0.5，通过4级萃取脱硫率可以达到80%以上较长碳链的[DMIm]BF4。

离子液体具有很好的深度脱硫性能，能够重复使用，而且该离子液体还可以同时降低低碳烯烃的含量，而低碳烯烃的存在可以促进离子液体对汽油中硫的萃取。如果用不同金属氯化物与氯代甲基咪唑合成的离子液体对汽油萃取脱硫，这些阴离子可能通过与硫的π配合作用而使离子液体具有较高的萃取脱硫效率，经6次萃取后，汽油中的硫含量可以从650μg/g降至20~30μg/g。

张杰等采用CuCl为阴离子源，合成了离子液体[Bmim][Cu2Cl3]。利用Cu(I)与硫化物作用较强这一特点提高脱硫率。Bosmann等利用阴离子源为AlCl3的离子液体脱除柴油中的硫化物，主要应用该离子液体的强酸性。Lo等提出用离子液体萃取轻油中的硫化物，并进一步由H2O2-乙酸将硫化物氧化成砜类，这个方法比通过离子单步萃取效果要好的多。Eber等用离子液体萃取汽油和柴油中的S-化合物，N-化合物，发现这个方法可以使硫含量降至10ppms或更低。

用负载型四氟硼酸离子液体，对辽河直馏柴油配合反应脱除其中碱性氮化物，结果表明：在烘干时间相同时，在常压、20℃反应条件下，空速由0.5h-1增至2 h-1过程中，碱性氮化物脱除率变化不明显，但随空速继续增大碱性氮化物脱除率明显下降在常压、空速为2h-1条件下，当温度在20~60℃变化时碱性氮化物脱除率变化不大，温度超过60℃时，碱性氮化物脱除率随温度升高而降低。

Zhang等发现[EmimBF4]，[BmimPF6]，[BmimBF4]和(AlCl3-TMAC)对S原子和含N化合物有高的选择性，可用于萃取脱硫和脱氮。Gao等在室温下用离子液体从FCC内燃机中萃取碱性氮化物。用的最佳条件为：AlCl3和BmimCl的摩尔比为3，室温离子和内燃机的