离子液体在分离提纯中的应用

离子液体在分离提纯中的应用

张艳平

安徽太平矿业有限公司安徽省宿州234000

摘要：室温离子液体是熔点在室温附近的一类熔融盐,以熔点低、蒸汽压小、电化学窗口宽、酸性能调节及良好的溶解性等诸多特点在电化学、有机合成、催化、分离、提纯等领域应用广泛。本文主要介绍了离子液体在分离分析上的应用及近几年离子液体研究应用的进展。现在所要解决的核心问题就是离子液体在萃取分离提纯过程中的应用，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；分离；合成；提纯；应用

1、导言

室温离子液体，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。它一般由有机阳离子和无机阴离子相互结合而成的一种室温或低温下呈液态的盐类化合物。与一般有机溶剂不同，离子液体很难挥发，所以实验室使用它无毒性且无污染。并且，我们很轻松地从离子液体中萃取出产物进一步回收催化剂，可以实现多次循环使用这些液体进而实现了绿色化的合成，因此它被称为”绿色溶剂”。离子液体因其诸多特点在电化学、有机合成、催化、分离等多方面领域得到广泛的应用。

2、离子液体的合成和性质

2.1离子液体的合成

离子液体的种类很多,改变阳离子、阴离子可以有不同的组合,可以设计合成出多种不同的离子液体。具有代表性的离子液体合成是由甲基咪唑与卤代烷烃直接合成中间产物,然后再与含有目标负离子的无机盐离子或有机盐离子反应生成相应的离子液体。

2.2离子液体的性质

2.2.1熔点熔点是无机盐、有机盐等化合物的一个重要的物理特征,也是判别其是否构成离子液体的重要标志。目前对于某些盐类熔点低的原因不是很清楚,大多数认为可能有以下几个原因：组成盐类化合物的阳离子对称性较低；分子间的相互作用弱(如氢键等)；电荷平均分布在阳离子上，以及晶体的低效堆积]等。

2.2.2粘度离子液体的粘度主要取决于离子液体间范德华作用力大小以及形成氢键的能力。离子液体的粘度和范德华作用力的关系可由1-甲基-3-丁基咪唑离子液体的粘度随阴离子变化的结果中得出，当阴离子CF3COO-变为C3F7COO-时，离子液体的粘度明显增加。这是因为C3F7COO-阴离子具有更强的范德华力作用。

2.2.3密度现在研究大多认为：离子液体的密度主要取决于组成离子液体的阴离子和阳离子。选择合适的阴离子确定离子液体的密度范围，而选择合适的阳离子则可以更精细的调节离子的密度。

2.2.4电导率和电化学窗口RTILs在纯度较高时有极好的的导电性,较高的离子迁移率，稳定而又较宽的电化学窗口。氯铝酸离子液体的电导率和电化学窗口都与氯化铝和季铵盐的摩尔比有关系。

2.2.5蒸汽压及溶解性离子液体与水分子及其他溶剂相比,其内部存在非常大的库仑作用力,一价的异号离子间的相互作用能最大可达100千焦每摩，这是水的十倍。因此RTILs在较高的温度和真空度下也会保持相当低的蒸汽压力。由于RTILs具有很强的极性,对多种有机化合物、无机化合物以及多种聚合材料具有特殊的溶解能力,是唯一能够溶解各种氢化物(如NaH和CaH2)、碳化物、氮化物、以及各种氧化物和硫化物等相当多化合物的理想溶剂。

3、离子液体在分离提纯中的应用

3.1离子液体在萃取、分离中的应用

分离提纯回收产物始终以来一直是化学合成中的难题。用水做溶剂进行萃取分离有机物一般只适用于亲水性物质，而且蒸馏技术也不能用于蒸发性较差的物质,过多的使用有机溶剂又会引起物质之间的交叉污染。离子液体在液-液萃取分离上,离子液体溶剂能溶解多种有机化合物、无机化合物、有机金属化合物、无机金属化合物,同时离子液体与大多数有机溶剂不发生混溶,这就是说离子液体更加适合作为液-液萃取的新介质。

3.2离子液体在毛细管电泳中的应用

由于RTILs具有超高的电导率,可作为电解质添加剂用于毛细管电泳分离。Yanes等认为,离子液体在毛细管表层形成了一层带电荷的薄层(见图1),离子液体的咪唑阳离子与样品相互作用促进了样品在毛细管中的迁移进而导致色谱分离。他们分离了一系列酚类化合物,并且考察了不同烷基取代的离子液体对萃取分离中的影响。得到了较好的分离效率和色谱重复性。Jiang等采用类似的方法分离了溶菌酶、细胞图1

色素、胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原等碱性蛋白,同样得到了比较好的分离效率和色谱重复性。

3.3离子液体在气相色谱上的应用

离子液体作为气相固定相表现出两种不同与其他物质的特性。当分离的样品是中性或非极性样品时,样品在色谱柱上的保留与样品在其他非极性色谱柱上的保留是一致的,结果还表明,阴离子为氯离子的离子液体与含有强给电子和推电子基团的样品具有强的作用。

3.4离子液体在液相色谱中的应用

关于离子液体在液相色谱上的应用,还鲜有有先关方面的文献报道。将1-烷基-3-甲基咪唑基离子液体用作高效液相色谱流动相添加剂，既考察了具有不同烷基碳链的咪唑阳离子和不同种类阴离子的离子液体对核苷酸、生物碱分离的影响。有效地改善了碱类化合物分离中谱峰拖尾这一常见的现象。

4、结论与展望

离子液体作为一种环保效益较好的绿色新型溶剂,具有其独特的性质,结构可设计，物理化学特性稳定，,使离子液体的研究应用越来越得到人们的重视。功能化离子液体可构成特定的离子液体萃取体系,对大部分无机金属离子、有机物、生物分子等都具有很好的溶解性能,且可降解某些高分子材料。离子液体在萃取过程中的分配比、萃取后目标物与离子液体的分离、离子液体的循环使用将是离子液体作为萃取溶剂研究理应予以关注的焦点问题,研究者们正在寻找真正符合“绿色化学”理念的离子液体。

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