羧基功能化离子液体萃取金属离子的研究_陈粤华

P-E-2 羧基功能化离子液体萃取金属离子的研究

陈粤华, 王慧勇, 王键吉*

河南师范大学化学化工学院绿色化学介质与反应教育部重点实验室，新乡，453007

Email：jwang@

中文摘要：由于独特的物理化学性质,近二十年来离子液体的研究受到了广泛关注，并在有机合成，生物催化，环境污染控制、先进材料制备等诸多领域得到了广泛的应用。这些液体材料的不可燃性以及可忽略的蒸汽压，使它们能够代替传统的有机溶剂用于生物大分子[1]以及某些金属离子的萃取分离[2，3]。但是，目前在萃取分离金属离子方面，主要使用烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体，而已有的研究表明，含有[PF6]–的离子液体在较高酸度的水溶液中不稳定，放出腐蚀性很强的HF气体。另外，在基于离子液体的萃取过程中，常常需要添加有机配体。在本工作中，我们以N-甲基咪唑、溴代烷基酸以及Li[Tf2N]为原料，通过两步法合成了一系列以碳链末端带有羧基的咪唑阳离子和[Tf2N]-为阴离子的功能化离子液体[{(CH2)n COOH}mim][Tf2N] （n=1, 3, 5），如图1所示。并利用核磁共振光谱和差示扫描量热等手段对这些离子液体进行了表征。在此基础上，我们以[{(CH2)5COOH}mim][Tf2N]离子液体为例，研究了该类离子液体对Fe（III）和Cu（II）的萃取分离性能。

N N

n OH IL1: n=1 IL2: n=3 IL3: n=5

O

Tf2N

图1. 离子液体的结构示意图

通过对实验结果的分析，得到以下主要结论：

1.在室温下，[{(CH2)5COOH}mim][Tf2N]与水可以形成稳定的液-液平衡萃取体系，在不需要

任何有机配体的条件下，即可在酸性较强的条件下有效地从水溶液中萃取金属离子。2.溶液pH值对金属离子的萃取有较大的影响，Fe（III）和Cu（II）的分配系数均随pH值

的升高而逐渐增大。例如，pH 1.4时Fe（III）的萃取率为32 %，在pH 2.5时萃取率可达到99.7 %；pH 3.7时Cu（II）的萃取率仅为22.3 %，在pH 5.0时可达到98.5 %。

3.由于高效萃取Fe（III）和Cu（II）的pH值相差较大，因此可通过调节体系的pH值对溶

液中共存的Fe（III）和Cu（II）进行有效分离。

关键词：羧基功能化离子液体；萃取；金属离子

参考文献：

1). Y. Shu, D. H. Cheng, X. W. Chen, J. H. Wang, Sep. Purif. Technol., 2008, 64, 154-159.

2). S. Wellens, B. Thijs, K. Binnemans, Green Chem., 2012, 14, 1657-1665.

3). T. V. Hoogerstrraete, S. Wellens, Green Chem., 2013, 15, 919-927.

注：本工作得到国家自然科学基金(No. 21273062)的支持。

中国化学会第十七届全国化学热力学和热分析学术会议

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