离子液体在分离领域的研究进展
离子液体在化学反应中的应用研究
离子液体在化学反应中的应用研究随着科技的进步和人们对环境保护的重视,绿色化学在化学领域越来越受到重视。
作为一种新型的溶剂,离子液体因为其良好的环境友好性、重复使用性以及化学稳定性而备受关注。
离子液体在化学反应中的应用,无论是在有机合成、电化学反应或者分离纯化领域都有广泛的应用。
一、离子液体在有机合成中的应用在有机合成中,常用的溶剂主要有烯烃、芳烃、醇和醚等,但是这些溶剂或多或少都存在着各种问题。
例如溶剂挥发性大、对环境造成污染、易燃爆等。
而离子液体则能够有效地解决这些问题。
离子液体的熔点较低、稳定性好、在化学反应过程中具有良好的催化和选择性等特点,使它成为有机合成反应中理想的溶剂候选。
离子液体可以被用来作为反应溶液、催化剂、反应介质和分离剂等。
在分子合成领域,离子液体在有机合成中化学反应具有非常优异的效果。
它们可以帮助催化制备29种酰苯胺、2-氯-1,3-苯二胺以及季铵化物。
此外,离子液体还可以作为高效的催化剂在不同的有机合成反应中使用。
这种方法可以以更绿色和更高效的方式进行有机合成。
二、离子液体在电化学反应中的应用在电化学反应中,离子液体的应用可以提高反应效率、扩大工艺窗口、增加结果选择性和降低修饰材料成本等。
它们还可以成为电化学反应运行时的承载体和反应介质。
一些例子证明了离子液体在电化学反应中的应用前景。
四苯基氧化铵(Ph4NO)氧化石墨烯通常使用有机溶剂作为溶剂,在反应中发现存在较多的杂质。
但是,使用具有准晶结构的氯化丁铵(TRIMCl)作为反应介质并添加0.2 M四元胺硝酸银作为电势调节器可以限制氧化反应的杂质产生,达到高纯度的单层石墨烯的制备。
另外,离子液体也可以用于锂二次电池的电解液中,代替传统的非环保性的有机溶剂,以保护环境。
三、离子液体在分离纯化领域中的应用由于离子液体易于“定制”,在分离纯化领域中具有很高的应用价值。
例如,离子液体的疏水亲水性和氧化还原性能可以通过改变阳离子和阴离子的结构来得到控制。
离子液体分离萃取技术的研究
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。
离子液体分离乙酸乙酯-乙醇共沸体系研究进展
第50卷第4期辽 宁化工V〇1.50,No. 4 2021 年 4 月Liaoning Chemical Industry_________________________________A p ril,2021离子液体分离乙酸乙酯-乙醇共沸体系研究进展何鑫,张强,范雪萤,王丽达,李文秀(沈阳化工大学辽宁省化工分离技术重点实验室,辽宁沈阳丨10142)摘要:乙酸乙酯(E A)是一种用途广泛且需求量较大的精细化T产品=在乙酸乙酯的生产中存在大量乙酸乙酯与乙醇的混合物,乙酸乙酯与乙醇两者易形成共沸物,普通的精馏方法无法有效分离两种物质离子液体因其良好的物理、化学性质和对环境友好,结构可灵活调节,在化工萃取分离方面有良好的表现。
对离子液体分离乙酸乙酯混合物研究进展进行介绍,总结了单一离子液体、混合离子液体对共沸物系的分离效果,并对离子液体分离共沸物的机理进行研究关键词:共沸物分离;离子液体;萃取中图分类号:TQ028.3‘I文献标识码:A文章编号:1004-0935(2021 ) 04-0489-041简介1.1乙酸乙酯(E A)-乙醇纯净乙酸乙酯是用途最广的脂肪酸酯之一,具 有良好的溶解性是常用的工业溶剂和有机化工原 料,被大量用于工业产品的合成中;因其无毒的特 性也常被用于提取香料和药品。
E A的快干性,常 被添加在油漆和涂料中。
特殊的酯香味也会应用在 食品里。
随着我国实体经济的高速发展,E A成为 高消耗品,我国对E A的需求量几乎占到全世界需 求量的一半。
目前E A工业生产主要的方法有四种,分别是乙酸酯化法、乙酸/乙烯加成法、乙醛缩合法 和乙醇脱氢法。
世界各国工业发展和自然资源情况 不同选择生产工艺也不同,美国以直接酯化法为主,日本和欧洲则以乙醛缩合法为主。
从产能上看,国内外市场主要供应来自直接酯化法,大约占67.5%,我国当前主要也是采用该工艺。
在生产中为使价格 相对较高的乙酸达到最优转化率,常会加入过量的 乙醇,粗产品中主要是乙醇与E A的混合物。
离子液体在分离中的应用研究进展
目前研 究 的 离 子 液 体 的 阳 离 子 主 要 有 剂 的 性 能 相 比 , 子 液 体 表 现 出不 寻 常 的 4离子液体在 气体 分离体 系中的应用 离 l3 , 一二 烷 基 取 代 的 咪 唑 离 子 ( 记 为 性 能 和 复 杂的 分 配 机 理 。 se 等人 为 进 一 简 Vis r Br n e k 1等考 察 了几 种 不 同 的气 体 e nceJ [ R I 、 一 基取代 的吡啶 离子 [ y R, m] N 烷 ) RP ]、 步 开 发 离 子 液 体 在 金 属 离 子 萃 取 分 离 小 的 在 f mm 中 的溶 解 性 , 序 依 次 为 C mi F】 顺
领 域 中 的 应 用 进 展 ,并 对 其 应 用 领 域 和 发展 前 景做 了展 望 。 关键词 : 离子 液 体 分 离 进展
中 图分 类号 : 3 X8
文 献标 识码 : A
文章编 号 : 7 —0 X( 0 10 () 1 7 0 1 4 9 6 8 2 1 ) 1b一O - 1 0
C, 一C H H4 , >Ar—O, >>H, N, , 一CO, 此 可 因
有 效 的 用 于 CO, H N, c0混 合 气 体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的 同 , 及
体 中 。 验证 明 : 属 离 子埘 疏水 相的 亲 和 实 金 力 必须 依 靠萃 取 剂 来 实现 。 n 以 二环 己 Cu 等 基-1 一冠 6 萃 取 剂 , 8 为 报告 了一 系列 离 子 液体[ n [ F 】n C. ]P ( 一4~9 为 萃取 溶 剂对 竞 mi ) 1离子液体萃取 分离有机 物 争性 强碱 金 属 盐 苹 取 的选 择 性 和 效 率 的 研 G o 人I u等 利用 双 水相 体 系 设 置 三步 萃 究 。 验 表 明 离 子 液 体 中烷 基 结 构 不 同 其 实 取 , 妙 地 把 离 子 液 体 应 用 到 青 霉 素 的 萃 选 择 性 和 萃 取 性 亦 不 同 。 使 用 离 子 液 体 巧 在 取分 离过 程 中 。 第一 步通 过NaHP 构造 I , O 分 离 金 属 离 子 的研 究 中 , 然 离 子 液 体 还 虽 PEG的 双 水 相 溶 液 , 青 霉 素 高 效 萃 取 到 存 在 着 一 些 不足 : 把 如离 子 液 体 的 黏 度 大 , 扩 I —PEG相 。 二 步 , 憎 水 性 的 离 子 液 体 散 慢 , 响萃 取 分 离 的 效 率 ; 机 溶 剂随 水 第 把 影 有 【 Bmi PF 引入 到双 水 相 中 , 节p ~9 m] 调 H8 , 从 青 霉 素 中 萃 取 I EG。 三 步 , 过 调 节 —P 第 通 p . ~6, [mI PF 相 中的 I H5 5 把 B m] PE G释 放 到 水 相 中 。 过 程 也 是 绿 色 清 洁过 程 , 够 此 能 有 效 回 收利 用 离子 液 体 和 I EG。 P 栩 的夹 糟 流 失导 致 成 本增 加 ; 取后 的 金 萃 属 溶 液 受 到 了 有 机 化 合 物 的 污 染 ; 及 离 以 子液 体 萃取 剂 与 被 取 物 分 离 困难等 等 。 但 其 绿 色 和 高 效 的 特 点 已 经 引 起 人 们 的 注 意。
离子液体及聚离子液体的吸附分离性能研究
离子液体及其聚合物的吸附分离性能研究摘要:综述了近年来离子液体及其聚合物在吸附分离性能方面的研究进展。
离子液体是目前广泛认同的绿色分离溶剂,其性质和用途与其结构紧密联系,可以改变阴、阳离子的组合来改变离子液体的性质及用作各方面的应用。
本文综述了不同离子离子液体及其聚合物在萃取、渗透汽化方面的应用,简述了不同阴阳离子结构及不同试剂对其吸附分离性能的影响关键词:离子液体;萃取;渗透汽化;分离性能1、引言近年来,作为一类环境友好的化合物,室温离子液体的研究备受关注。
离子液体(ionic liquids)就是在室温(或稍高于室温)下呈液态的仅由离子所组成的液体,又称“室温熔融盐”(Room temperature molten Salts),室温离子液体(Room temperature ionic liquids) 等[1]。
室温离子液体是一种由含氮杂环的有机阳离子和一种无机阴离子(表1)组成的盐,可以通过选择合适的阳离子、阴离子和配体,调变离子液体的化学、物理性能。
Table 1. A part of cation and anions for ionic liquids[2]2、离子液体2.1 离子液体的吸附性能1)紫外分光光度法测量离子液体的吸附性能通常,可采用将离子液体加入待吸附溶液并置于恒温振荡器中振荡吸附,平衡后静置,待两相完全分层后,取上清液,用紫外分光光度法测定化合物的浓度[4]。
张娟娟[5]等研究了吸附时间、固液比、样品浓度对N-甲基咪唑键合硅胶固定化离子液体( SilprMim)吸附黄酮类化合物性能的影响。
图1. 吸附效率随时间(a)、随固液比(b)和样品浓度(c)的变化曲线Fig1. Variation curve of adsorption efficiency vs time (a). solid-liquid ratio(b) and analytes concentration(c)(■) Quercetin; (▼) Luteolin; (★) Genistein;由图1a可知,随着时间的延长,SilprMim对3种化合物的吸附效率呈上升趋势,并且染料木素、木犀草素和槲皮素均在30 min内达到最大吸附效率。
离子液体的研究现状及发展趋势
离子液体的研究现状及发展趋势离子液体是一种新型的液态材料,由于其独特的物理化学性质,近年来受到了广泛的关注和研究。
离子液体的研究现状及发展趋势是当前化学领域的热点之一。
离子液体是一种具有离子性质的液体,其主要成分是离子对。
与传统有机溶剂相比,离子液体具有较低的蒸汽压、高的热稳定性、较宽的电化学窗口、较高的离子电导率等特点,因此在催化、分离、电化学、生物医药等领域具有广泛的应用前景。
目前,离子液体的研究主要集中在以下几个方面:1. 合成与表征离子液体的合成与表征是离子液体研究的基础。
目前,离子液体的合成方法主要包括离子交换法、离子化学法、离子液体催化法等。
离子液体的表征主要包括热力学性质、结构性质、电化学性质等方面。
2. 应用研究离子液体在催化、分离、电化学、生物医药等领域具有广泛的应用前景。
目前,离子液体在催化领域的应用主要包括贵金属替代、催化剂固定化等方面;在分离领域的应用主要包括萃取、膜分离等方面;在电化学领域的应用主要包括电化学传感器、电化学储能等方面;在生物医药领域的应用主要包括药物传递、生物催化等方面。
3. 离子液体的环境友好性离子液体的环境友好性是离子液体研究的重要方向之一。
目前,离子液体的环境友好性主要包括生物降解性、可再生性、低毒性等方面。
未来,离子液体的环境友好性将成为离子液体研究的重要方向之一。
未来,离子液体的发展趋势主要包括以下几个方面:1. 多功能化离子液体的多功能化是离子液体研究的重要方向之一。
未来,离子液体将不仅仅是一种溶剂,还将具有催化、分离、电化学、生物医药等多种功能。
2. 环境友好性离子液体的环境友好性将成为离子液体研究的重要方向之一。
未来,离子液体将朝着生物降解性、可再生性、低毒性等方向发展。
3. 应用拓展离子液体的应用拓展是离子液体研究的重要方向之一。
未来,离子液体将在催化、分离、电化学、生物医药等领域得到更广泛的应用。
总之,离子液体的研究现状及发展趋势是当前化学领域的热点之一。
离子液体支撑液膜用于有机物分离的研究进展
究 的热 点之 一 , 在有 机 混 合 物 分 离 提 取 等 领 域 具 有
广 阔 的应用 前景 .
支撑 液 膜 中 的离 子 液 体 多 使 用 第 一类 阳离子 . 其 中 R】 C , 2一 CH2 一 H3 R CH3 CH2 3 ,( )CH3或 ( CH。 )CH。 .构 成 离 子 液 体 常 见 的 阴 离 子 有
膜 的孔 道形 成 的 . 目前 支 撑 液膜 被 研 究 用 于气 体 分
离 、 水处 理 、 废 金属 离 子提 取… 、 有机 物分 离 ]生物 、 医药 物质 的分 离和 提取 _ 等 过程 . 是 , 3 ] 但 由于膜 液易 挥 发 或 易 溶 解 在 分 离 料 液 中 导 致 膜 稳 定 性 下
4 一氮环 己烷 等 一 系 列 物 质 透 过 未 固定 的 离 子 液 体 和 固 定化 的离 子液 体 膜 两 个 过 程 进 行 比较 . 果 表 结 明 , 离子 液体 相 同而 固体 多孔 膜 材料 不 同 , 者 固 在 或
体 多孔 膜材 料相 同 而离 子 液 体 不 同时 , 种 物 质 的 每 透过 速 率和 选择 性都 存 在 明显差 异 .
要 制 备性 能优 良 、 定 性 高 的离 子 液体 支 撑 液 稳
收稿 日期 :20 —92 ;修改稿 收到 日期 :2 1—20 0 90 —6 0 00 —1
基 金项 目:国家 自然科 学基金面上项 目(0 70 5 3 8 1 5 ) 江苏省 自然科学基 金项 目( K2 0 2 5 2 7 6 6 ,0 0 5 2 ; B 087 ) 作者简介 :丁少杰 ( 9 4) 女 , 1 8 一 . 山西人 , 士生 , 硕 从事 膜分 离技术研究 * 联系人 (-j@1 3 CI} 1nu 6. O 1 n
离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展容凡丁1,丁泽相1,曹义风1,2,陈俐吭1,2,杨柳1,2,申福星1,2,杨启炜1,2,鲍宗必1,2(1 浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江 杭州 310058;2 浙江大学衢州研究院,浙江 衢州 324000)摘要:结构相似物的分离是物耗和能耗最集中的化工过程之一。
对于具有不饱和键差异的化合物而言,它们的物化性质极为相近,高效分离极具挑战。
离子液体因其特殊的理化性质、结构可设计以及多重分子间相互作用位点等特点而广泛应用于不饱和键差异化合物的分子辨识分离。
本文综述了离子液体强化不饱和键差异化合物分离的研究进展,重点介绍了常温常压下为气态的低碳烃、液态的中等碳链烃及固态的天然活性同系物等代表性体系的分离,突出了离子液体分离不饱和键差异化合物的构效关系、分离机理及分离工艺流程评价,并展望了离子液体强化不饱和键差异化合物分离的未来方向。
关键词:离子液体;分子辨识分离;萃取;选择性;不饱和键中图分类号:TQ028.8 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2024)01-0198-17Progress in enhanced separation of compounds differing in unsaturatedbonds by ionic liquidsRONG Fanding 1,DING Zexiang 1,CAO Yifeng 1,2,CHEN Lihang 1,2,YANG Liu 1,2,SHEN Fuxing 1,2,YANG Qiwei 1,2,BAO Zongbi 1,2(1 College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang, China; 2 Institute ofZhejiang University-Quzhou, Quzhou 324000, Zhejiang, China)Abstract: The separation of structurally similar compounds represents one of the most energy-intensiveprocesses, particularly for compounds that differ in unsaturated bonds. This challenge arises from their extremely similar physicochemical properties. Ionic liquids (ILs) have emerged as promising candidates for the separation of compounds with different unsaturated bonds through molecular recognition, which is mainly attributed to the unique physicochemical properties of ILs, their designable structures, and their ability to facilitate multiple intermolecular interactions. This work aims to provide a comprehensive review of the progress of utilizing ILs for the separation of compounds with disparities in unsaturated bonds. It presents a detailed analysis of some representative systems, including gaseous light hydrocarbons, liquid-state medium-chain hydrocarbons, and solid-state natural active compounds. This review highlights the relationship between the molecular structure and separation efficiency, elucidates the underlyingseparation mechanisms, and evaluates the effectiveness of the separation process. Furthermore, it brieflydiscusses the future trend in the design and optimization of ILs for this specific area.特约评述DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1489收稿日期:2023-08-28;修改稿日期:2023-12-01。
离子液体及其研究进展
正离子部分是有机阳离子,如:1-丁基-3-甲基咪唑[bmim]+,1-乙基-3-甲基咪唑[emim]+,体积比无机离子大,因此有较低的熔点[3]。
阳离子中电荷越分散,分子的对称性越低,生成化合物的熔点越低。
阴离子的大小对熔点有较大的影响。
大的阴离子,与阳离子的作用力小,晶体中的晶格能小。
因此,易生成熔点低的化合物。
2.2 溶解性离子液体的分子结构还影响它们对化合物的溶解性能。
例如,[bmim]+BF-4是亲水的,而[bmim]+PF-6是疏水的,与水不互溶。
选择性地溶解催化剂但与反应物和产物不溶的离子液体是很有价值的,因为这样,产物的分离简单,可节省能源。
有机化合物在一些离子液体中也有一定的溶解度。
Bonhote等[3]研究了有机溶剂在离子液体[emim]+CF3SO-3中的溶解性。
二氯甲烷、四氢呋喃可与其互溶,而甲苯、二氧六环是不溶的。
Waffensehmidt等[4]的研究结果表明,调节阳离子中烷基链的长短可改变溶解度。
如卜辛烯在(MeEt3N)+(P-MePh-SO3)-溶,但溶解在[Me(n-C6H11)3N]+(P-MePhSO3)-中。
2.3 热稳定性[5]离子液体的热稳定性分别受杂原子-碳原子之间作用力和杂原子-氢键之间作用力的限制,因此与组成的阳离子和阴离子的结构和性质密切相关。
例如在氧化铝上测定的多种咪唑盐离子液体的起始热分解温度大多在400℃左右,同时也与阴阳离子的组成有很大关系。
当阴离子相同时,咪唑盐阳离子2位上被烷基取代时,离子液体的起始热分解温度明显提高;而3位氮上的取代基为线型烷基时较稳定。
相应的阴离子部分稳定性顺序为:PF6>Beti>Im≈BF4>Me≈AsF6≥I、Br、Cl。
同时,离子液体的水含量也对其热稳定性略有影响。
2.4 密度离子液体的密度与阴离子和阳离子有离子液体及其研究进展吴清文 天津工业大学材料化工学院 300160前言离子液体是由一种含氮杂环的有机阳离子和一种无机阴离子组成的盐,在室温或室温附近温度下呈液态,又称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等。
简述离子液体及其在萃取分离中的研究应用
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。
离子液体萃取分离重金属离子的研究进展
离子液体萃取分离重金属离子的研究进展何海亮【摘要】随着近几年绿色化学的兴起,室温离子液体的出现给传统的萃取分离注入了新的内容.离子液体具有不易挥发、导电性强、黏度大、蒸气压小、性质稳定、可设计性等优点,因而在萃取分离和化学反应领域显示出良好的应用前景.本文概述了离子液体的发展、分类、特点,综述了近年来离子液体萃取分离重金属离子方面的研究,并对其发展提出建议.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2019(037)006【总页数】3页(P93-95)【关键词】离子液体;萃取分离;重金属离子【作者】何海亮【作者单位】六盘水市钟山区能源局,贵州六盘水 553000【正文语种】中文【中图分类】TQ028.32传统有机溶剂对环境污染较大,随着人们环境保护意识的提高,当前急需开发一种环境友好型、无毒、绿色溶剂。
离子液体具有蒸气压小、热稳定、不易挥发、不易燃和导电性强等优势,是绿色化学的研究热点之一,其在有机合成、物质分离等领域具有广阔的应用前景[1-2]。
本文即介绍室温离子液体萃取分离重金属离子方面的研究进展。
1 离子液体1.1 离子液体的定义正常情况下,离子液体是指全部由离子组成的液体,通常它在室温条件或者室温附近温度下呈液态,并且由离子构成,被称为室温离子液体或者室温熔融盐。
1.2 离子液体的产生与发展1914年,人们发现了第一个在室温下呈液态的有机盐——硝酸乙基胺([EtNH3]NO3),其熔点为12℃,它是最早发现的离子液体[1]。
1951年,Hurley等把N-烷基吡啶加入AlCl3中,加热这两种固体混合物时,发现其形成了清澈透明的液体,即现在所说的室温离子液体的雏型——氯铝酸盐离子液体[3]。
1992年,Wilkes等合成了第一个稳定的离子液体[emim][BF4],离子液体[emim][PF6]问世了[4]。
21世纪以来,新型离子液体不断出现,应用领域也逐渐扩大,从合成化学和催化反应扩展到过程工程、功能材料、资源环境等诸多领域[5]。
离子液体气体分离技术的研究与应用
离子液体气体分离技术的研究与应用一、引言离子液体,在近几年来,成为物理、化学等领域研究的热点。
由于其独特的结构、良好的溶解性、不易挥发和较低的蒸汽压等性能,离子液体已经成为了理论研究和工业应用的重要材料之一。
而离子液体气体分离技术作为离子液体的重要应用之一,其研究和应用也日益受到关注。
二、离子液体气体分离技术的研究离子液体气体分离技术的研究主要集中在离子液体分子和气体分子之间的相互作用。
我们知道,气体分子的大小、形状、极性和极化度等都会影响其在离子液体中的溶解度和分布情况。
因此,研究离子液体对不同气体分子的吸附特性和选择性可以为离子液体气体分离技术提供理论依据。
目前,离子液体气体分离技术的研究主要采用实验和计算模拟两种方法。
实验研究通过建立离子液体-气体体系的模型,使用色谱等分离技术,通过对各种气体分子的无量纲吸附量进行研究来探究其吸附特性和选择性。
计算模拟则使用分子动力学、量子化学等方法,通过模拟离子液体-气体相互作用,深入分析各种气体分子在离子液体中的分布和动力学行为。
三、离子液体气体分离技术的应用离子液体气体分离技术的应用主要包括以下几个方面:空气分离、天然气加工、烟气净化和气体检测等。
空气分离是离子液体气体分离技术的一个重要应用。
由于空气中氮气和氧气的含量比和氮气和氧气的分子大小、形状以及相互作用等不同,因此采用离子液体作为分离材料,可以分离出纯氧气和纯氮气。
该技术可以应用于医疗行业、生产行业等领域。
天然气加工中,离子液体气体分离技术也具有广泛应用。
天然气中主要含有甲烷、乙烷、丙烷等烷烃、氮气、氦气等物质,通过离子液体气体分离技术可以分离出不同气体的混合物,以满足不同用途的要求。
该技术可以应用于石油化工、液化天然气、车用天然气等领域。
烟气净化是另一个重要的离子液体气体分离技术应用。
燃煤、燃气等能源的使用会产生大量烟气,其中含有大量的二氧化碳、氮氧化物等有害物质。
离子液体气体分离技术可以有效地将这些有害物质分离出来,以保护环境和人类健康。
离子液体在化学分离中的应用
离子液体在化学分离中的应用离子液体作为一种新型的溶剂,在化学分离领域中得到了广泛的应用。
它具有独特的物化性质,可以与多种化合物发生相互作用,从而实现对混合物的有效分离。
本文将从离子液体在气体分离、液体分离和固体分离等方面进行探讨。
一、离子液体在气体分离中的应用离子液体在气体分离中的应用主要体现在两个方面:吸附分离和膜分离。
吸附分离是指利用离子液体对气体分子的吸附性能实现分离。
离子液体具有较大的表面积和孔隙结构,可以与气体分子发生物理吸附或化学吸附。
例如,离子液体可以通过吸附二氧化碳分离出天然气中的甲烷,从而提高天然气的纯度。
膜分离是指利用离子液体作为膜材料实现气体的选择性透过。
离子液体膜具有优异的渗透性和选择性,可以通过调整离子液体的组成和结构来实现对不同气体的分离。
例如,离子液体膜可以用于二氧化碳的分离和回收,有助于减少温室气体的排放。
二、离子液体在液体分离中的应用离子液体在液体分离中的应用主要体现在溶剂萃取和萃取色谱两个方面。
溶剂萃取是指利用离子液体作为溶剂对混合物进行分离。
离子液体具有较低的挥发性和较高的溶解能力,可以有效地提取目标物质。
例如,离子液体可以用于提取金属离子、有机物和生物大分子等。
萃取色谱是指利用离子液体作为固定相对混合物进行分离。
离子液体具有较强的选择性和较高的稳定性,可以实现对复杂混合物的高效分离。
例如,离子液体可以用于分离和测定食品中的添加剂和农药残留。
三、离子液体在固体分离中的应用离子液体在固体分离中的应用主要体现在离子交换和超滤两个方面。
离子交换是指利用离子液体作为固定相对离子进行分离。
离子液体具有较高的离子导电性和较强的离子吸附能力,可以实现对离子的选择性吸附和释放。
例如,离子液体可以用于水处理和废水处理中的离子交换。
超滤是指利用离子液体作为分离膜对悬浮固体进行分离。
离子液体膜具有较小的孔径和较高的阻隔性能,可以实现对不同颗粒大小的固体的分离。
例如,离子液体膜可以用于制备纳米材料和分离生物大分子。
离子液体在镧系锕系元素萃取分离应用中的理论计算研究进展
极化力场的基础 上 发 展 出 了 极 化 力 场&能 够 改 进
粒子间的相互作 用&然 而 由 于 极 化 力 场 采 用 的 三
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离子液体在镧系锕系元素萃取 分离应用中的理论计算研究进展
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清华大学 核能与新能源技术研究院北京!")))>!
在目前已有的离子液体体系萃取镧系锕系元 素的研究中&部 分 理 论 计 算 工 作 采 用 分 子 动 力 学 模拟和量子化学计算手段对离子液体在萃取分离 中与金 属 离 子 的 相 互 作 用 进 行 了 研 究( 夏 苗 仁 等 总 *D+ 结了近年来镧系和锕系元素溶液动力 学 的 研究进展&文中 对 离 子 液 体 萃 取 镧 系 锕 系 元 素 进 行了简单介绍&认 为 静 电 相 互 作 用 决 定 金 属 离 子
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离子液体在稀土分离中的应用
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中 国 科 协 第 143 次 青 年 科 学 家 论 坛 ——— 离 子 液 体 与 绿 色 化 学
究具有一定的代表性,主要针对环境中重金属离子 Cd2+ 、Hg2+ ,设计出 具 有 较 好 选 择 性 的 咪 唑 类 任 务专一性离子 液 体 (TSILs)。 氰 特 加 拿 大 有 限 公 司 (CytecCanadaInc.) 生产出系列膦类功能 性离 子 液 体 CYPHOSIL[6], 其 中:CYPHOSIL104 [双 (2,4,4三甲 基 戊 基) 亚 膦 酸 十 四 烷 基 (三 己基) 膦 酯] 离 子 液 体 就 是 用 双 (2,4,4三 甲 基戊基) 亚膦酸 作 为 阴 离 子 [图 1 (c), 其 中 X3- 为 [PO2R2]- 且 R 为CH2CH (CH3 ) CH2C (CH3)2 CH3],而其正是金属离子分离中常用 的 萃 取剂 Cyanex272。长期以来用作相转 移催 化 剂和金 属萃取剂的疏水性离子液体 [NR狀H4狀] [X2] [图 1 (b)]由于价格 低,萃 取 过 程 不 易 发 生 阳 离 子 交 换的特点,作为功能性离子液体在萃取体系中又重 新受到人们的关注。
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增加而增大,如图4所示,这是不同的萃取机理导
致。同样 图 4 也 显 示 了 利 用 调 节 pH 可 以 进 行 Sc
离子液体在分离中的应用研究进展
离子液体在分离中的应用研究进展作者:张慧包春艳贾素平来源:《科技创新导报》2011年第02期摘要:室温离子液体作为一种重要的绿色溶剂,由于在金属离子、小分子有机物的萃取分离,气体吸附分离以及作为液相和气相色谱固定相等许多分离过程中体现出高分离效率和高选择性的特点,正在成为分离科学研究的前沿领域。
文章总结了室温离子液体在分离科学领域中的应用进展,并对其应用领域和发展前景做了展望。
关键词:离子液体分离进展中图分类号:X83 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(b)-0107-01目前研究的离子液体的阳离子主要有1,3-二烷基取代的咪唑离子(简记为[R1R3Im]+)、N-烷基取代的吡啶离子[RPy]+、烷基季铵离子[NRxH4-x]+和烷基季鳞离子[PRxH4-x]+等四类,如图1所示,阴离子主要包括BF4-、PF6-、Tf2N-、TA-、NO-、EtSO4-等。
本文拟对离子液体在萃取分离领域应用概况作一介绍(如图1)。
1 离子液体萃取分离有机物Guo等人[4]利用双水相体系设置三步萃取,巧妙地把离子液体应用到青霉素的萃取分离过程中。
第一步通过Na2HPO4构造I-PEG的双水相溶液,把青霉素高效萃取到I-PEG相。
第二步,把憎水性的离子液体[Bmim]PF6引入到双水相中,调节pH8~9,从青霉素中萃取I-PEG。
第三步,通过调节pH5.5~6,把[BmIm]PF6相中的I-PEG释放到水相中。
此过程也是绿色清洁过程,能够有效回收利用离子液体和I-PEG。
2 离子液体在萃取分离金属离子的应用最早使用离子液体进行金属离子的萃取研究的Visser等人。
他们用离子液体作溶剂,以二环己-18-冠-6为萃取剂,将Na+、Cs+、Sr+,从水溶液萃取到1-烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[Cnmin][PF6](n=4,6)中。
其研究结果表明:以离子液体为萃取溶剂的液一液分离中,最终金届离子的分配系数取决于萃取剂的疏水性和水棚的组成。
离子液体的前沿、进展及应用
离子液体的前沿、进展及应用一、本文概述离子液体,作为一种新兴的绿色溶剂和功能性材料,近年来在化学、物理、材料科学和工程等领域引起了广泛的关注。
其独特的物理化学性质,如低蒸汽压、高离子导电性、良好的热稳定性以及可调的设计性等,使得离子液体在众多领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨离子液体的前沿研究动态、最新进展以及实际应用情况。
我们将首先介绍离子液体的基本性质、分类和合成方法,然后重点综述离子液体在电化学、催化、分离提纯、材料制备和绿色化学等领域的最新应用和研究进展。
我们将对离子液体的未来发展进行展望,以期推动离子液体领域的研究和应用取得更大的突破。
二、离子液体的前沿研究离子液体作为一种独特的溶剂和介质,近年来在科研和工业领域的应用逐渐扩大,其前沿研究也日趋活跃。
目前,离子液体的前沿研究主要集中在以下几个方面:新型离子液体的设计与合成:科研人员不断探索新的离子液体设计和合成方法,以寻找性能更优越、稳定性更高的离子液体。
新型离子液体的研究不仅关注其离子结构、溶解性能等基础性质,还注重其在实际应用中的性能表现。
离子液体在能源领域的应用:离子液体在能源领域的应用前景广阔,特别是在太阳能、风能、地热能等可再生能源的转换和存储方面。
离子液体可以作为高效的电解质,用于电池、燃料电池等能源转换装置中,提高能源利用效率。
离子液体在催化反应中的应用:离子液体作为一种新型的反应介质,具有优异的溶解能力和稳定性,被广泛应用于催化反应中。
科研人员不断探索离子液体在催化反应中的作用机制,以提高催化反应的效率和选择性。
离子液体在材料科学中的应用:离子液体在材料科学领域的应用也逐渐受到关注。
离子液体可以作为合成纳米材料、高分子材料等的新型溶剂和反应介质,通过调控离子液体的性质和反应条件,可以制备出具有特殊性能和功能的新型材料。
离子液体的前沿研究涵盖了多个领域和方向,这些研究不仅推动了离子液体理论的发展,也为离子液体的实际应用提供了有力支持。
离子液体应用研究进展
离子液体应用研究进展一、本文概述离子液体作为一种新型的绿色溶剂和功能性材料,近年来在化学、材料科学、能源、环境等领域引起了广泛关注。
由于其独特的物理化学性质,如良好的溶解性、低挥发性、高离子导电性、高热稳定性等,离子液体在多个领域都展现出广阔的应用前景。
本文旨在综述离子液体在不同领域的应用研究进展,包括催化、电化学、分离提纯、生物质转化、能源存储与转换等方面。
通过对相关文献的梳理和评价,本文旨在为读者提供一个全面而深入的离子液体应用研究的进展报告,以期推动离子液体在更多领域的应用和发展。
二、离子液体在化学反应中的应用离子液体作为一种新型的绿色溶剂和反应介质,近年来在化学反应领域的应用受到了广泛的关注和研究。
其独特的物理化学性质,如低蒸汽压、高离子导电性、良好的热稳定性和化学稳定性,使得离子液体成为许多传统有机溶剂的理想替代品。
在有机合成领域,离子液体作为反应介质,可以有效地提高反应的选择性和产率。
例如,在Wittig反应、Diels-Alder反应以及Heck 反应等经典有机反应中,离子液体的使用不仅能够改善反应的动力学行为,还能显著提高产物的纯度。
离子液体还在电化学领域展现出巨大的应用潜力。
作为一种高效的电解质,离子液体在电化学合成、电沉积以及电池技术等方面都有广泛的应用。
其宽的电化学窗口和良好的离子导电性使得离子液体成为下一代高性能电池的理想选择。
值得一提的是,离子液体还在催化反应中发挥着重要作用。
作为一种新型的催化剂载体或反应介质,离子液体能够与催化剂之间形成协同作用,从而提高催化剂的活性和稳定性。
例如,在烃类裂解、酯化反应以及生物质转化等催化过程中,离子液体的引入都能够显著提升反应效率。
然而,尽管离子液体在化学反应中展现出众多优势,但其在实际应用中仍面临一些挑战和问题,如成本较高、合成方法复杂以及在某些反应中的性能尚不稳定等。
因此,未来在离子液体的研究中,还需要进一步探索其合成方法、优化其性能,并拓展其在更多化学反应领域的应用。
离子液体在分离科学中的应用
离子液体在分离科学中的应用离子液体(Ionic liquids)由带电离子组成,通常是有机阳离子和无机阴离子组成的有机盐。
相比传统的有机溶剂,离子液体具有良好的稳定性、低挥发性、化学惰性、高热稳定性、宽温度范围、可设计性、可溶性范围广等特性,这使得它们逐渐成为分离科学中的一种重要工具,具有广泛的应用前景。
本文将分别从物理化学、分离分析、生物医药方面介绍离子液体在分离科学中的应用。
一、物理化学应用离子液体的独特结构和性能使其成为化学反应、催化反应、电化学反应等领域的重要工具。
离子液体及其衍生物可用于金属离子和金属有机化合物的分离和纯化,特别是对某些对传统溶剂敏感的化合物,例如稀土元素、贵重金属、纳米颗粒等。
离子液体还可以作为催化剂载体,并可实现催化剂的回收和重复利用。
此外,离子液体还具有可控溶解、水合、氧化还原和选择性溶解等特性,在化学分析和合成中具有广泛的应用前景。
二、分离分析应用离子液体具有优异的分离性和选择性,尤其适用于极性化合物的分离和净化。
近年来,离子液体在气相色谱、液相色谱、电色谱、毛细管电泳等分离分析领域中得到了广泛的应用。
离子液体基液相色谱是目前最常用的离子液体在分离分析中的应用类型。
离子液体基液相色谱可以实现极性、芳香族、重极性和离子性物质的分离,而不需要有机溶剂的使用,从而大大改善了环境污染的问题。
此外,离子液体也可以作为涂层材料或静态液相微萃取溶剂来选择性地捕获分析物,在环境、食品、农药残留和生命科学等领域中有着广泛的应用。
三、生物医药应用作为一种具有较低毒性和良好生物相容性的绿色溶剂,离子液体在生物医药领域中也有着良好的应用前景。
离子液体可以作为药物分子的载体和溶剂,在药物设计和研发中起到非常重要的作用。
此外,离子液体还可以作为高效分离和净化药物分子的溶剂,可以有效去除目的化合物中的杂质,同时也可以用于药物制剂中的稳定化和储存。
结语在分离科学中,离子液体的应用领域越来越广泛,已经成为一种创新和绿色分离工具。
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中国科学: 化学 2010年第40卷第10期: 1487 ~ 1495 SCIENTIA SINICA Chimica 《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评述离子液体在分离领域的研究进展韩彬①②, 张丽华②*, 梁振②, 屈锋①, 邓玉林①, 张玉奎②①北京理工大学生命学院, 北京 100081②中国科学院分离分析化学重点实验室; 中国科学院大连化学物理研究所国家色谱研究分析中心, 大连 116023 *通讯作者, E-mail: lihuazhang@收稿日期: 2009-11-23; 接受日期: 2009-12-15摘要室温离子液体, 又称离子液体, 是一种在室温及接近室温的环境中完全以离子状态存在的液态物质. 由于其具有不可燃、蒸汽压极低、黏度大、导电性和溶解能力好、高温稳定等特点, 已被广泛应用于有机合成、催化、电化学、分析化学等领域. 本文侧重介绍离子液体在样品预处理、毛细管电泳、高效液相色谱、气相色谱、质谱等分离领域的最新研究进展, 并对其发展方向进行了展望. 关键词离子液体样品预处理色谱分离1 引言室温离子液体(room temperature ionic liquids, RTILs), 又称离子液体(ionic liquids, ILs), 是一种在室温及接近室温的情况下完全以离子状态存在的液体. 由一个不对称的大体积阳离子和小体积阴离子组成. 如图1所示, 阳离子主要有咪唑型、吡啶型、季铵型等, 阴离子主要有卤素、四氟硼酸根、六氟磷酸根等. 理论上, 离子液体可由不同的阴阳离子任意组合, 数目庞大. 它们的极性、疏水或亲水性、溶解度、熔点等物理化学性质不仅与阳离子和阳离子的取代基相关, 而且也与阴离子的大小和极性有重要关系[1].因此可以通过阴阳离子的组合或基团修饰来调节上述性质. 离子液体具有一些传统有机和无机化学试剂不可比拟的优点, 如蒸汽压极低、不易挥发、黏度大、不可燃、导电性和溶解能力好、高温稳定、电化学窗口较宽等[2].早期的离子液体研究主要集中在氯化铝型离子液体, 但此类离子液体遇湿敏感, 易产生氯化氢气体, 腐蚀性强. 后来发展了咪唑型、吡啶型等离子液体[3], 应用研究领域扩展到催化合成[4]、电化学[5]、生物传感器[6]、分析化学[7~11]等领域. 图1 离子液体的主要阳离子和阴离子组成示意图国内外学者曾对2008年以前的离子液体在毛细管电泳[7]、液相色谱[8]、色谱及电迁移技术[9]、分离技术中的应用[10]以及咪唑类离子液体在分析化学中的应用[11]等诸多方面进行了相关综述, 而有关近期离子液体在样品预处理、色谱、质谱等分离领域较为全面的综述尚未见报道. 本文侧重于对离子液体在分离领域中的最新研究进展进行综述.2 样品预处理样品预处理是对复杂样品中目标分析物进行提取、浓缩富集、基团保护等的物理化学过程, 它能够改善后续的分离分析和检测结果. 因此对于目标分析物的鉴定、验证和量化分析都至关重要[12].韩彬等: 离子液体在分离领域的研究进展1488 由于离子液体不仅具有蒸汽压低、不易挥发、稳定性好、环境友好等特点, 而且可以通过不同阴阳离子的组合、结构改造, 以及和其他提取剂共同使用, 而改善其疏水性、亲水性以及对样品提取的选择性和效率. 因此, 离子液体作为样品预处理的介质受到关注.目前应用最为广泛的样品预处理技术之一是液相微萃取(liquid phase microextraction, LPME)技术. LPME是在液液萃取(LLE)和固相微萃取(SPME)基础上发展起来的, 集采样、萃取和浓缩于一体的样品预处理技术. 通过将有机溶剂悬于进样针头或注入一小段中空纤维内部, 并置于待测溶液中(直接浸入法)或之上(顶空法), 实现待测物质的分离富集[13, 14].在LPME中经常使用的氯仿等传统有机溶剂不仅悬滴体积较小, 会导致检测灵敏度较低, 而且不与反相液相色谱(RPLC)兼容. 离子液体由于粘度较大, 能够以较大的悬滴体积悬于针头, 因此富集倍数高. 此外, 离子液体作为提取相, 还易于与RPLC兼容、且回收率高. 因此离子液体在LPME技术中逐渐开始替代传统有机溶剂. 张慧等[15]采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, [bmim]PF6)为LPME技术的萃取剂, 建立了纺织品中22种致癌芳香胺的提取新方法. 提取后直接进入HPLC系统检测, 减少了液-液萃取过程中的样品处理损失和杂质峰干扰.在LPME中, 提取溶剂体积仅为一滴时, 又称为单滴微萃取(single drop microextraction, SDME). Manzoori等[16]使用离子液体[bmim]PF6作为SDME 萃取锰的提取溶剂, 替代了挥发性有机溶剂. 锰在和1-(2-噻唑氮)-2-萘酚络合后萃取入离子液体液滴中,直接注入石墨熔炉, 采用电热原子吸收光谱方法进行检测. 检测限达到0.024 µg/L; 连续5次分析, 鉴定0.5 µg/L Mn(II)的RSD为5.5%. Pena-Pereira等[17]使用1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(1-hexyl-3- methylimidazolium hexafluorophosphate, [hmim]PF6)离子液体作为SDME方法的提取溶剂, 富集水样中的Hg2+后, 使用带有光电二极管阵列检测器的HPLC 进行分析. 检测限达到1.0 ~ 22.8 µg/L, RSD为3.7% ~ 11.6% (n = 8). Yao等[18]使用强疏水性的离子液体, 三羟甲基氨基甲烷(五氟乙基)三氟磷酸盐(tris(pentafluoroethyl) trifluorophosphate, FAP), 作为SDME的直接浸入法提取溶剂, 对水样中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)进行了分析, 检测限达到0.03∼1.2 µg/L. 在相同的萃取条件下, 分别使用[hmim]FAP和[bmim]PF6、1,3-二丁基咪唑二三氟甲磺酸盐(1,3-dibutylimidazolium bis[(trifluoromethyl)- sufonyl] imide, [bbim]NTf2)对苯的同系物进行提取, 发现FAP型离子液体对分析物的提取效率优于PF6型和NTf2型离子液体(如图2所示), 这说明该种离子液体的疏水性好、不易水解、对样品检测的干扰小, 因此比NTf2和PF6型离子液体更适宜作为直接浸入水相的提取剂.Zhao等[19]发展了一种基于离子液体的顶空SDME方法用来检测环境中的苯酚含量. 通过1 µL 的离子液体微滴提取样品后, 液滴被抽入微注射器内, 被分析物在进样端口从液滴中解吸出后, 采用气相色谱(GC)进行分析; 检测限达到0.1 ~ 0.4 ng/mL, RSD为3.6% ~ 9.5% (n = 5), 平均富集倍数35 ~ 794. 该方法被成功用于湖水和废水中苯酚的检测, 回收率达到81% ~ 111%.为避免SDME操作时间较长、磁子搅拌过程中容易损坏萃取液滴、产生气泡等缺点, 人们又发展了扩散液液微萃取技术(dispersive liquid-liquid microextraction, DLLME). 通常利用分散在含有分析物的水相溶液中的有机溶剂形成的乳浊液, 实现分析物的萃取. Liu等[20]用[hmim]PF6离子液体取代了传统的氯化有机提取溶剂, 采用DLLME方法, 并通过与HPLC的结合, 实现了水样中杀虫剂成分的鉴定. 该方法的萃取和浓缩可集中在一步完成, 明显减少了待测物的提取时间, 比传统的提取技术更加快速、简便、灵敏, 富集倍数达到209 ~ 276, 回收率达到79% ~ 110%, RSD为4(n = 5). 4种杀虫剂的检测限达到0.53 ~ 1.28 µg/L. 基于离子液体1-羟基-2,5-吡啶盐(1-hydroxy-2,5-pyrrolidinedione, HYD)的DLLME 方法也被应用于二氧化铀粉末中钐、铕等四种澜系金属元素的提取[21], 预富集倍数达到19.34 ~ 86.04倍, 明显高于有机溶剂提取.在传统的DLLME萃取过程中, 需要加入大体积的分散剂和酸、碱、盐等来改善萃取效果. 不仅会影响目标化合物的回收率, 而且也会对分析物造成破坏. Shemirani等[22]在DLLME的基础上, 提出了以离子液体[hmim]PF6和[hmim]NTf2为提取溶剂的零下温中国科学: 化学 2010年 第40卷 第10期1489图2 [hmim]FAP 、[bmim]PF 6和[bbim]NTf 2分别作为提取溶剂的提取性能对比[18]. (A, B) SDME 直接浸入法, 溶剂体积: 2 μL, 提取时间: 3 min (■, [hmim]FAP; □, [bmim]PF 6). (C, D) SDME 直接浸入法, 溶剂体积: 3 μL, 提取时间: 30 min (■, [hmim]FAP; □, [bbim]NTf 2). BD, 苯甲醛; Ben, 苯; AP, 乙酰苯; Nap, 萘.度诱导聚集微萃取技术, 并用于水相中汞元素的提取. 在最优条件下, 检测限达到0.3 ng/mL. Berton 等[23]发展了基于[bmim]PF 6的温度控制DLLME 技术, 并采用电热原子吸收光谱法检测. 水样中不同价态的钒族元素的检测限可达4.9 ng/L, RSD (n = 10)为4.3%. Zhou 等[24]发展了超声辅助的离子液体DLLME 技术, 通过提高萃取剂的分散均匀度, 可使芳香胺的检测限达到0.17 ∼ 0.49 µg/L.此外, 离子液体在SPME [25]和双水相萃取[26]等方面也得到了发展和应用.最近, 我们研究组将离子液体用于生物样品的预处理. 以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(1-butyl- 3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [bmim] BF 4)为鼠脑提取膜蛋白的提取液添加剂, 并与常规添加剂甲醇和十二烷基磺酸钠的作用效果进行比较, 发现由于离子液体对胰蛋白酶的生物兼容性更好, 且在进入质谱前易于去除, 因此可以显著提高膜蛋白的鉴定数量.3 毛细管电泳毛细管电泳(CE)具有柱效高、分析速度快、样品和溶剂消耗量少等优点, 因此在分离领域中的应用十分广泛.近年来, 离子液体在改善CE 的样品分离能力方面显示出优势. 许多功能类似于阳离子表面活性剂的新型长烷基链咪唑型离子液体被用于胶束电动色谱毛细管电泳模式(micellar electrokinetic capillary chromatography, MEKC). Borissova 等[27]合成了在水和磷酸盐缓冲液中均以类似表面活性剂形式存在的氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑(1-dodecyl-3-methyl imidazolium chloride, [C12mim]Cl)和氯化1-十四烷基-3-甲基咪唑(1-tetradecyl-3-methylimidazolium chloride, [C14mim]Cl), 在MEKC 模式下实现了甲基间苯二酚异构体和苯同系物的分离. Niu 等[28]使用NaH 2PO 4和溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑(1-hexadecyl- 3-methylimidazolium, [C16mim]Br)离子液体混合物作为MEKC 的缓冲液, 在−15 kV 的电压下实现了用韩彬等: 离子液体在分离领域的研究进展1490于对苯二酚、间苯三酚等六种酚类化合物的分离. Su 等[29]描述了一种推扫(sweeping)MEKC 技术, 使用离子液体型阳离子表面活性剂[C16mim]Br 和N -十六烷基-N -甲基吡啶溴盐(N -cetyl-N-methylpyrrolidinium bromide, [C16mpy]Br)作为推扫载体, 可将7种苯并二氮的检测灵敏度分别提高31 ~ 59倍和86 ~ 165倍.为抑制分析物在毛细管内壁的非特异性吸附, 通常采用化学键合法[30]和物理吸附法[31]进行毛细管壁的修饰. 但是这两种方法处理过程均较繁琐, 而且重现性较差. 近年来, 人们将离子液体用于CE, 有效解决了上述问题. Wu 等[32]使用[bmim]BF 4作为毛细管区带电泳(CZE)的动态涂层剂和单一运行电解液, 同时分离了溶菌酶、α-乳球蛋白等五种碱、酸性蛋白质的混合物. 在优化条件下, 柱效可达到670,000 理论塔板数/米; 迁移时间的RSD 值为0.23% ∼ 0.42% (n = 18).Corradini 等[33]将离子液体[bmim]BF 4作为醋酸盐缓冲液添加剂, 在CZE 模式下, 实现了碱性蛋白质混合物的分离. 我们研究组将离子液体[bmim]BF 4作为磷酸盐缓冲液的添加剂, 在系统优化离子液体配比的基础上, 实现了碱性、酸性和中性蛋白质混合物的分离分析, 如图3所示. 与采用[bmim]BF 4作为单一电解液相比, 该方法不仅能有效抑制蛋白质的非特异性吸附, 而且可以减少离子液体本身对紫外图3 [bmim]BF 4作为磷酸盐缓冲液H 3PO 4/NaH 2PO 4添加剂对蛋白质的分离. 实验条件: 毛细管, 50/60.5 cm × 50 μm i. d.; 进样, 15 s, 1 psi; 电压: +20.0 kV; UV 波长: 214 nm. 1,细胞色素C; 2, 肌红蛋白; 3, 碳酸酐酶. 每个蛋白质浓度:0.17 mg/mL; 动态涂层: 20 psi, 20 min. [bmim]BF 4与H 3PO 4/NaH 2PO 4溶液的体积配比: a, 5:5; b, 5:4, c, 5:3; d, 5:2;e, 5:1; f, 5:0. 检测的背景干扰, 有利于实现分析物的高效分离和高灵敏度检测.4 液相色谱HPLC 作为一种常用分离技术, 已被广泛应用于环境监测、检验检疫、质量控制等多种领域. 作为HPLC 的核心, 硅胶基质填料是目前应用最为广泛的分离介质. 然而, 活性硅羟基团的存在会导致极性化合物出现对称峰、柱效低以及重现性较差等问题, 解决的途径主要是合成不解离或封端的固定相, 或者在流动相中添加三乙基胺、二甲基辛基胺等抑制非特异性吸附. 离子液体由于含有带正电的咪唑阳离子, 因此可以和硅羟基通过静电相互作用(主导作用)和弱的疏水相互作用结合, 避免样品在硅胶基质上的非特异性吸附.Flieger [34]使用离子液体作为RPLC 流动相(乙腈/10mM 磷酸缓冲液, pH 2.8)的添加剂, 对吩噻嗪衍生物属的离子化碱性化合物进行了分离分析. 结果优于未加离子液体修饰的有机-水相流动相. Herrera-Herrera 等[35]将[emim]BF 4、[bmim]BF 4、[hmim]BF 4、[moim]BF 4和四乙基铵四氟硼酸盐(tetraethylammonium tetrafluroborate, Et 4N-BF 4)分别作为HPLC 流动相的添加剂, 采用RPLC 分离和荧光检测, 实现了矿泉水和自来水中氟罗沙星等七种碱性氟喹林抗生素的分析. 离子液体作为高效液相色谱流动相中的添加剂, 已初步应用在临床样品分析中. 例如, 抗抑郁病药物广泛地应用于精神紊乱者的治疗, 但是过量使用会导致危险的生化反应, 因此它们在生物体内的监控是非常重要的. Cruz-Vera 等[36]使用离子液体[bmim]NTf 作为硅羟基活性的抑制剂, 采用RPLC 在反相C8色谱柱上使用紫外检测实现了实际尿样中的丙咪嗪等9种抗抑郁病药物的分离鉴定, 有效避免了色谱峰拖尾, 提高了峰的对称性和色谱分辨率, 同时提高了检测限和重现性. Martín-Calero 等[37]首次使用电化学检测方法, 通过向RPLC 的流动相中添加离子液体[bmim]BF 4, 实现了儿童肉食品中的6种杂环芳香胺的分离检测. 和传统的醋酸铵添加剂相比, 获得的峰宽更窄, 分辨率更高.常用HPLC 的流动相为甲醇或乙腈等挥发性有机溶剂, 具有一定的毒性和环境污染性. 离子液体不易挥发、毒性较低, 也被考虑用来作为有机流动相的中国科学: 化学 2010年 第40卷 第10期1491替代试剂.甲酸甲基铵(MAF)是一种特殊的离子液体, 具有较低的黏度. Grossman 等[38]分别采用MAF 和甲醇作为RPLC 的流动相添加剂, 对维生素混合物进行了分离, 如图4所示. 结果表明, 采用5% MAF-95% H 2O 作为流动相, 不仅可以获得更好的分离效果, 而且无需除盐, 即可实现HPLC-MS 在线联用.由于离子液体的阳离子部分可以与阴离子分析物相互作用, 其烷基取代基也有一定的疏水作用, 因此, 离子液体作为色谱固定相也有较大的潜力. 李广等[39]将咪唑键合硅胶固定相填充到毛细管内, 在自制的微柱RPLC 系统中, 在流动相体系只添加少量的有机溶剂, 甚至只用纯水作流动相, 就能实现酚类等弱疏水性化合物的分离. 此外, 蒋生祥等[40]还发展了多种基于咪唑型离子液体键合的阴离子交换固定相.5 气相色谱随着GC, 尤其是GC ×GC 等新型分离技术的不断发展和完善, GC 已在复杂样品的分析中发挥了重要作用[41].由于离子液体具有高温稳定(高于300 °C)、蒸汽压低、黏度大、润湿能力强等优点, 是理想的GC 固定相. Armstrong 等[42]将[bmim]BF 4等咪唑类离子液体用作GC 固定相, 发现了它具有“两性”特点, 即当样品是中性或非极性时, 在色谱柱上的保留与在其他非极性色谱柱上一致; 当样品是极性或是有给电子基团或亲电子基团时, 保留较强.图4 不同流动相体系分离维生素混合物的对比[38]. (a) 5% MAF/H 2O; (b) 5% MeOH/H 2O. 色谱条件: 5 μm Aqua C18柱, 流速: 0.7 mL/min, UV 检测波长: 254 nm. (1), 维生素B6; (2), 维生素B1; (3), 烟碱.近年来, 人们的兴趣主要集中于研制适用于GC 的新型离子液体, 以期提高色谱柱的高温稳定性和柱效[43]. 邢钧等人[44]合成了甲基咪唑哑铃型离子液体(geminal dicationic ionic liquids, GDIL), 并以二氯甲烷为溶剂与传统固定相OV-1(100%聚甲基硅氧烷)按1:3的质量比混配后, 采用静态涂渍法, 获得了耐高温的高效毛细管柱. 然而, 由卤素等无机阴离子的离子液体构成的单一组分固定相对于氢键结合能力较强的醇、胺等物质保留较强, 而且易形成不对称峰. 因此, 人们在单一型组分固定相基础上, 又发展出混合型固定相, 并可通过带有不同功能基团的阳离子和阴离子的组合来调节选择性.邢钧[44]和Anderson [45]研究组分别采用混配的方式将咪唑型离子液体的二元混合物作为GC 固定相, 不仅显著改善了对醇类和芳香类化合物的分离能力, 而且提高了涂层的稳定性. 近期, 邢钧等[46]提出了基于聚硅氧烷键合离子液体(PSOIL)的GC 固定相, 即首先合成γ-氯丙基聚硅氧烷, 然后氯丙基与甲基咪唑合成聚硅氧烷负载的离子液体. 实验结果表明, PSOIL 固定相对极性和弱极性的芳香位置异构体表现出较高的分离选择性.Seeley 等[47]将离子液体固定相引入GC ×GC. 使用三己基十四烷基膦二-三氟甲烷磺酰胺(trihexyl(tetradecyl) phosphonium bis(trifluoromethane) sulfonamide)作为第一维固定相, 5%联苯/95%二甲基聚硅氧烷为第二维固定相, 分析了碳水化合物等一系列相似化合物. 对照组的第一维固定相分别为聚乙烯基乙二醇(polyethylene glycol (DB-Wax))和50%苯(phenyl)/50%甲基聚硅氧烷(DMPS (HP-50+)). 结果表明, 离子液体GC 柱的极性小于DB-Wax, 大于HP-50+. 不仅对于脂肪族烷烃等低极性的碳水化合物有独特的选择性, 而且可在290 ℃下使用数月, 保持柱效不变.Reid 等[48]合成了一种新型的三氟甲基磺酰基离子液体(trifluoromethylsulfonate ionic liquid)薄膜(0.08 µm)固定相, 并用作第二维分离柱, 与含5%苯/95% DMPS 0.4 µm 薄膜的固定相一起(第一维), 构建了GC ×GC 系统. 与采用商品化的0.1 µm 聚乙二醇(PEG)固定相薄膜作为第二维色谱柱的系统相比, 离子液体柱对于甲基磷酸二甲酯、2-戊醇和正十二烷的选择性明显高于商品PEG 柱.此外, 手性离子液体的引入为GC 的手性分离注韩彬等: 离子液体在分离领域的研究进展1492入了新的活力. 袁黎明等[49]合成了一种具有手性识别能力的手性离子液体L -丙氨酸叔丁酯双三氟甲烷磺酰亚胺(L -AlaC4NTf 2), 并将其作为新型GC 固定相, 实现了对柠檬烯等外消旋体的手性拆分.6 质谱由于基质辅助激光解吸/电离质谱(matrix- assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, MALDI-MS)具有较高的分辨率和分析通量, 已成为蛋白质组学研究中的重要手段之一. 在MALDI-MS 分析中, 基质作为辅助样品解离的溶剂, 要求具备和样品共溶或共结晶、可传递激光能量、高真空稳定、抑制样品的化学或热降解等能力. 目前常用的分析多肽的基质是α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-cyano-4- hydroxycinnamic acid, CHCA); 分析蛋白的基质是芥子酸(sinapic acid, SA).由于离子液体具有溶解能力强、液体温度范围广、黏度和极性可控等优点, Liu 等[50]使用离子液体[bmim]BF 4作为MALDI-MS 基质溶剂, 使用静电顶空GC 检测药物制备过程中残存的有机溶剂, 检测限达到ppm 级, RSD 小于10%.为解决基质对MALDI-MS 检测的干扰, Calvano 等[51]合成了α-氰基-4羟基肉桂酸苯胺盐(CHCA-ANI)固态离子液体作为MALDI-MS 的基质, 并用于氨基酸、多肽、蛋白质等具有不同分子量范围的样品检测. 同CHCA 比较, 采用离子液体作为基质, 有的样品的质谱信噪比(S/N)可提高6倍, 且基质干扰峰明显减少.在传统的UV-MALDI-MS 条件下, 多阴离子低聚糖, 如硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS)和硫酸软骨素(chondroitin sulfate, CS), 不仅会引起SO 3的丢失, 而且离子化效率较差. Laremore 等[52]采用合成的新型ILMs 2-1,1,3,3-四甲基胍盐α-氰基-4-羟基肉桂酸(G 2CHCA)作为基质, 对纯化的DS 和CS 单样及混合样品采用MALDI-TOF-MS 直接分析, 有效解决了上述问题.此外, 神经节苷脂的唾液酸残基在离子化过程中很容易被裂解掉, 造成检测灵敏度低. Chan 等[53]将合成的1-甲基咪唑-α-氰基-4-羟基肉桂酸盐(1-methylimidazole-α-cycno-4-hydroxy-cinnamic acid, [mim]CHCA)作为基质, 避免了唾液酸残基的损失, 提高了检测灵敏度, 并对鼠脑海马区内神经节苷脂的空间分布进行分析和成像. Fukuyama 等[54]选用TMG 盐p-香豆酸(TMG salt of p-coumaric acid, G 3CA)为基质, 对硫酸化/唾液酸化/中性低聚糖和糖肽等实现了高灵敏度检测, 检测限可以达到1 fmol.7 展望离子液体由于其优良的物理化学性质, 已在分离领域中得到广泛应用, 并且呈现出巨大的发展潜力. 然而, 目前离子液体在对生物样品分离中的应用研究较少, 因此仍需不断设计合成新型离子液体, 以满足复杂样品高效分离与高灵敏度鉴定的需要.致谢本工作得到国家重大科学研究计划(2007CB914100)、国家自然科学基金重点项目(20935004)和中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KJCX2YW.H09)资助, 特此致谢.参考文献1 Revelli AL, Mutelet F, Jaubert JN. Partition coefficients of organic compounds in new imidazolium based ionic liquids using inverse gaschromatography. J Chromatography A , 2009, 1216: 4775—47862 Dai Z, Xiao Y, Yu X, Mai Z, Zhao X, Zou X. Direct electrochemistry of myoglobin based on ionic liquid-clay composite films. 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