分離分析中離子液體的應用進展

鄭璐

摘 要 離子液體從性質上說來屬于低熔點的熔融鹽，其具有熔點低、可調節(jié)酸性等特點，將離子液體運用到分離分析的工作中，近些年成為業(yè)界研究的熱點。本文針對離子液體進行了簡單介紹，然后就其在分離分析中的應用進行分析，希望可以對行業(yè)從業(yè)者提供一些參考。

關鍵詞 分離分析；離子液體；萃取分離；氣相色譜

中圖分類號 O6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）163-0154-01

分離分析在化工行業(yè)中具有極其重要的作用，其對環(huán)境非常友好，符合綠色經(jīng)濟發(fā)展理念。目前，離子液體的研究主要集中在4類離子上，分別是烷基季磷離子、烷基季銨離子、N1-二烷基取代咪唑離子以及1，3-二烷基取代咪唑離子。和當前最為常用的有機溶劑相比，離子液體表現(xiàn)出了溫度范圍廣、溶解性優(yōu)良、獨立性好等特點，在催化、合成、電化學等方面都具有非常廣闊的應用前景。

1 合成離子液體及其性質

1.1 合成離子液體

在種類上離子液體具有多樣性，通過對陰、陽離子的組合進行更改變化，就可以設計出不一樣的離子液體。最具有代表性的離子液體就是通過鹵代烷烴和甲基咪唑進行中間產(chǎn)品合成，再利用中間產(chǎn)品和目標負離子相互反應生成離子液體?？梢哉f，離子液體的合成并不復雜，而且方式較為多樣，通過改變離子組合就可以達到不同的效果。因此，在實際的工作中，需要結合實際需求針對性的合成離子液體，使其達到預期效果。

1.2 離子液體性質

根據(jù)離子液體表現(xiàn)出的特點來看，在熔點、粘度、密度以及電導率等方面，其都表現(xiàn)出了較為顯著的優(yōu)勢，這也是離子液體的性質所在。

首先，在熔點方面，其代表了鹽類物質的物理特性，也是判斷是否可以形成離子液體的關鍵標志。對于某些鹽類熔點低的原因雖然還不十分清晰，但是目前已經(jīng)得出的結論有以下幾點：一是分子間作用力較弱，導致熔點較低；二是晶體堆積以及陽離子分布使得熔點較低。例如，對于氯化物，在陽離子不同的情況下，熔點會出現(xiàn)大范圍變化，像1，3-二烷基咪唑陽離子構成的鹽類熔點很低，而鉀、鈉離子構成的無機氯化物卻具有較高熔點。

其次，在粘度方面，其粘度大小取決于范德華力和氫鍵形成能力。通過實際研究，在二烷基咪唑鹽中，H3，H4以及H5能夠和陽離子形成強力的氫鍵作用。而像氯鋁酸離子液體中，在氯化鋁的摩爾分數(shù)小于0.5時，其比大于0.5時的粘度要高出10倍，則就是范德華力的不同導致粘度出現(xiàn)較大差異。

第三，在密度方面，這和陰陽離子的組成具有較大關系，要對離子液體的密度進行控制，最為主要的手段就是在陰離子上合理控制，確保液體密度在一定范圍內。同時在陽離子上進行控制，就可以實現(xiàn)離子液體密度的精細化調節(jié)。例如，在氯鋁酸離子液體中，烷基鏈長增加，就會減少離子的數(shù)量，從而使得液體密度下降，這表現(xiàn)出了一種線性關系。不僅如此，離子液體的密度還會隨著摩爾分數(shù)的增加而不斷升高。

第四，在電導率方面，在純度較高的情況下，其導電性非常優(yōu)良，具有較高的離子遷移率，表現(xiàn)出較為穩(wěn)定的而且寬泛的電化學窗口。氯化鋁和季銨鹽的摩爾比，能夠對離子液體的電化學窗口以及電導率形成影響。在摩爾分數(shù)增加的情況下，電導率會明顯上升，而在其超出0.5以后，電導率反而會出現(xiàn)下降。

第五，在溶解性和蒸汽壓方面，在離子液體內部由于存在較大的庫倫力作用，其能夠產(chǎn)生的離子間相互作用力比較大，在真空和較高溫度下能夠保持良好的蒸汽壓力。

2 離子液體在分離分析中的應用分析

2.1 在萃取分離中的應用

萃取分離是提純回收產(chǎn)物的一項重要工作，而常規(guī)的水萃取方法適用范圍較窄，往往只能在親水性產(chǎn)物中能夠發(fā)揮出較好的效果，而蒸餾技術在揮發(fā)性差的產(chǎn)物中也不是非常適用，這就容易導致有機溶劑出現(xiàn)污染交叉。由此，將離子液體運用到萃取分離中，可以提升該項工作的整體水平和質量。

首先，可以再有機物的萃取分離中適用離子液體。因為離子液體具有蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性好的特點，在萃取完成之后，對萃取相進行加熱，則可以將萃取物感觸，使離子液體實現(xiàn)循環(huán)使用。Huddlestou等人就針對不溶于水的離子液體從水中實現(xiàn)了苯的萃取，包括了甲苯、苯甲酸、氯苯以及苯胺等多類物質，其使用的離子液體是1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIn][PF6]）。根據(jù)實際的結果發(fā)現(xiàn)，在不同的ph值條件下，堿和有機酸的分配系數(shù)表現(xiàn)出了相反的情況，深入分析其中原因可以發(fā)現(xiàn)其和溶質的質子化狀態(tài)是緊密關聯(lián)的。

其次，從離子液體中利用二氧化碳萃取有機物。在一些離子液體中，不論是進行離子液體萃取有機相，還是進行化學反應，其最終都需要進行離子液體中有機物的去除。從中分離產(chǎn)品的方法得到了相關人士的研究，例如Blanchard等人就對離子液體和二氧化碳在超臨界的相行為基礎上，對其分配情況展開了考察。明確了二氧化碳在離子液體[BM？In][PF6]中的時間分配情況，并最終得出了二氧化碳相不會造成污染問題這一結論。

最后，從水中萃取金屬離子對離子液體的使用。一般，從水中進行金屬離子的萃取，若是措施不完善，則可能出現(xiàn)金屬離子的分配系數(shù)小于1的情況，這樣在萃取上就會存在一些不足之處。所以，為了提高金屬離子的萃取效率，需要加大其分配系數(shù)，常用的方法有2種。一是在離子液體陽離子的取代基上引入配位結構或是配位原子，二是加入萃取劑提升萃取效率。Visser等人就通過離子液體合成得出了萃取金屬的離子液體，實現(xiàn)了Cd2+、Hg2+等離子的萃取。

2.2 氣相色譜上離子液體的使用

在氣相色譜中使用離子液體，Armstrong等人對2種不同的室溫離子液體當作氣相定相，在此基礎上對樣品分子進行了相互作用的研究，其得出結論，認為在氣相固定相中，離子液體表現(xiàn)出了不一樣的性能特點。在出現(xiàn)非極性或是中性樣品的時候，其在色譜柱上和非極性色譜柱上所保留的樣品是一樣的。從相關常數(shù)也可以看出，離子液體的不同性質在常數(shù)上得到了反映，通過色譜逆推法能夠對離子液體性能形成更加深入的了解。

3 結論

除了上文所介紹的萃取分離和氣相色譜，離子液體在液相色譜以及毛細管電泳中都能夠實現(xiàn)有效的應用。所以，在運用中，需要對離子液體的合成以及其基本性質形成全面的了解，在此基礎上，研究離子液體在分離分析中的具體應用，突出重點，使其發(fā)揮出更大的效用。

參考文獻

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