分析化学中的分离技术课程论文。
分析化学中常用的分离和富集方法
分析化学中常用的分离和富集方法分析化学作为一门研究物质组成和性质的科学，其中常用的分离和富集方法起着至关重要的作用。
分离和富集方法可以将需要分析的目标物质从复杂的混合物中分离出来，提高分析的灵敏度和准确度。
本文将介绍常用的分析化学分离和富集方法，包括溶剂萃取、固相萃取、薄层板法和气相色谱。
溶剂萃取是一种常见的分离和富集方法。
它基于物质在不同溶剂中的溶解度差异来实现分离。
常用的溶剂包括醚类、酯类和芳烃类。
溶剂萃取可以根据目标物质的亲水性或疏水性进行选择，有效地将目标物质从样品中富集。
例如，对于水样中的有机污染物分析，可以使用非极性的有机溶剂进行富集，如二氯甲烷、正己烷等。
溶剂萃取方法操作简便，成本较低，已广泛应用于环境监测和食品安全等领域。
固相萃取是一种利用固相吸附材料对目标物质进行富集的方法。
固相萃取通常以固相萃取柱或固相萃取膜的形式存在。
固相萃取材料多为具有特定化学性质的固体材料，如聚苯乙烯、聚二氟乙烯、硅胶等。
富集过程中，样品通过固相萃取材料，目标物质被吸附在固相上，其他杂质被去除，从而实现分离和富集。
固相萃取方法具有选择性好、灵敏度高的特点，广泛应用于环境、生物医药、食品和化学等行业的样品前处理中。
薄层板法是一种常用的分析化学分离技术，广泛应用于天然产物和化学成分分析中。
薄层板法利用了化学物质在不同极性固体支持物上的吸附和分配性质。
分离过程中，样品溶液在薄层板上扩展，不同成分因溶液中的分配系数不同而在薄层板上分离出来。
随后，可以通过显色剂、紫外灯或其他检测手段进行成分的定性分析或定量测定。
薄层板法操作简单、迅速，结果直观，已成为化学分析中不可或缺的手段之一。
气相色谱是一种基于物质在气相中分配系数的分离技术，被广泛应用于挥发性有机物的分析。
在气相色谱中，样品经过蒸发器的加热，被气体载气（如氮气或氦气）带入色谱柱进行分离。
色谱柱内填充有具有特定性质的固体或液体填料，目标物质通过填充物与载气发生相互作用，从而实现分离。
对分离分析化学的认识1000字
对分离分析化学的认识1000字我对分析化学中分离的认识1、分析化学是药物分析的基础分析化学是研究获取物质化学组成和结构信息的方法学及相关理论和技术的科学，分析化学是掌握药物分析方法的原理性方法，主要包括化学分析法，光谱法和色谱法。
药物分析（pharmaceuticalanalysis）是分析化学在药学中的应用，运用化学、物质化学或其他相关化学方法与技术，来研究药物的化学结构、己被明确的合成或天然药物，及其制剂的质量问题等。
药物分析有两方面任务：一是分析含量，二是指定标准。
药物分析是研究获取药物化学组成和结构信息的方法学及相关理论和技术的科学。
2、分化兴在药分商的药品中未知的杂质一直是困扰药品质量研究工作者的难点，药品中微量未知杂质有可能来源于其起始物料、试剂、工艺副产物、降解杂质等各种可能的情况。
如果不能获得药品杂质的明确结构就无法判定对药效的干扰性，甚至毒性的危害程度，为此微量未知杂质的获取将尤为重要。
围绕杂质研究法规政策对杂质予以分类，确认清楚杂质的结构，杂质的分离原理、杂质的赋值、杂质的毒性评估、杂质的矫正因子研究进行解析。
而在这整个链条的药物分离的环节中，分析化学在其中起到了至关重要的作用。
3、分析化学在药物分离中的优势研究表明，日前LC-W6（QTOF-MS与Tontrap-MS）能快速在线鉴定药物杂质，超过80%药物杂质仅基于质谱裂解分析都能够被准确鉴定，但费时费力的杂质分离制备仍然不能避免，如果基]于分离物及干扰物的结构特征，灵活的去选择分离方法，就容易达到事半功倍的分离效果。
在药物分离过程中，使用化学分析法是各种仪器分析法的基础，对于药物中的大部分元素，只要组分的含量不是很小，化学分析法的准确度是其他方法所不及的。
化学分析法中除滴定分析法需要纯物质用于标定外，无需其他标准物质。
而许多仪器分析法需要与试样组成相似的标准物质作标准之用，有时要合成标准或用化学分析法先分析标准：有时在用仪器分析法测定前，试样要经过化学处理，如试样的溶解，干扰物质的分离等，这些都是在化学分析法的基础上进行的。
分析化学中的分离技术
应用荧光技术检测细胞中二硫键张璇摘要：金属硫蛋白(metallothionein，MT)是一类低分子量、富含半胱氨酸、可被金属诱导的特异性蛋白质。
本文主要介绍从动物体内真核表达经过凝胶过滤、离子交换、亲和层析等方法纯化获得金属硫蛋白，并制得脱金属硫蛋白用来制备重组Zn-MT。
关键词：金属硫蛋白(MT)，纯化，超滤，Zn-MT1实验方案及原理1.1 实验方案蛋白质是生命现象的物质基础之一，是生物体最重要的组成部分，要得到各种蛋白质，往往从动植物体内直接提取开始。
本试验采取文献[1]记载的方法，用重金属镉诱导兔肝产生Cd-MT，有机溶剂沉淀法提取蛋白质后，过分子筛分离出金属硫蛋白，又利用离子交换的方法将MT1与MT2分开，获得两种不同的金属硫蛋白。
锌离子对于地球上的生物来说是一种很重要的营养物质。
这种金属元素在许多生物活动中都起着很关键的作用。
在肝合成的Zn-MT被认为是体内锌的储备和转运形式，即“锌池”，可被其他组织利用。
为了获得Zn-MT，本试验采用文献[2]记载的方法，用DTT进行巯基保护后在强酸的条件下使金属硫蛋白上的金属脱离，过分子筛把它们分离，获得脱金属硫蛋白。
再加入过量的Zn以获得Zn重组金属硫蛋白。
1.2 技术路线1.2.1 真核表达金属硫蛋白的提取与纯化新西兰兔↓Cd诱导产生Cd-MT↓有机溶剂沉淀法得兔肝粗提液↓分子筛分离金属硫蛋白↓离子交换层析分离MT1,2↓离子交换层析浓缩↓MT1,2图1-1 兔肝中金属硫蛋白的纯化步骤1.2.2 脱金属硫蛋白以及Zn重组金属硫蛋白的制备Cd-MT↓DTT巯基保护↓强酸条件脱掉金属↓分子筛提纯↓apo-MT↓加过量的Zn2+↓超滤脱盐↓Zn-MT图1-2 脱金属硫蛋白制取Zn重组硫蛋白步骤1.3 实验原理1.3.1 有机溶剂沉淀法提取蛋白质细胞外液体活细胞抽提物中的水溶性蛋白质可与水混融的有机溶剂沉淀。
常用的两种有机溶剂是乙醇和丙酮。
向蛋白质水溶液加入这些有机溶剂则可降低水对带电的亲水蛋白质分子的溶解力，使蛋白质聚合和沉淀。
化工分离论文
双水相萃取分离技术的研究进展双水相萃取与传统的萃取分离技术不同, 有其独特的优点, 是一种新型的分离技术。
因此,双水相萃取获得了较好的成果, 受到越来越多研究者的青睐。
双水相萃取在诸多方面有着广泛的应用,具有良好的应用前景。
1、双水相萃取技术的简介与传统的分离技术相比，双水相技术作为一种新型的分离技术，因其体积小，处理能力强，成相时间短，适合大规模化操作等特点，已经越来越受到人们的重视。
Beijeronck 在1896年将琼脂水溶液与可溶性淀粉或明胶水溶液混合，发现了双水相现象。
双水相萃取(Aqueous two-phase extraction, ATPE) 技术真正应用是在20世纪60年代，1956 年瑞典伦德大学的Albertsson 将双水相体系成功用于分离叶绿素，这解决了蛋白质变性和沉淀的问题[1]。
1979年德国Kula 等人将双水相萃取分离技术应用于生物酶的分离，为以后双水相在应用生物蛋白质、酶分离纯化奠定了基础[2]。
迄今为止看，双水相萃取技术已被成功应用于生物工程、药物提取、金属离子分离等方面。
尽管其已发展成为一种相对比较成熟的技术，但仍然有值得深入研究与完善的方面。
作者在此主要介绍了双水相萃取的基本要点及应用特点，综述了双水相萃取技术在生物工程、药物成分提取分离等方面的应用。
2、双水相萃取技术的原理2.1双水相体系的形成当一定浓度的某种有机物水溶液与其它有机物水溶液, 或者有机物水溶液与无机盐水溶液以一定体积比混合时, 能够自然分相并形成互不相溶的双水相或者多水相体系, 这就是双水相体系。
从溶液理论来说, 当2种有机物或者有机物与无机盐混合时, 是分相还是混合成一相, 取决于混合时的熵变和分子间的相互作用力。
由于双水相体系本身的复杂性, 体系的熵很难准确计算, 分子间的相互作用力也不清楚, 所以双水相的形成机理很复杂。
对于高聚物/ 高聚物双水相体系[4], 用传统的理论来解释, 是由于界面张力等因素形成两相之间的不对称, 使得在空间上产生阻隔效应, 使两相之间无法相互渗透, 不能形成均一相, 从而具有分离倾向, 一般这种分离倾向的大小和形成双水相的2种物质的疏水性成线性关系。
有机化学实验中的分离技术
有机化学实验中的分离技术在有机化学实验中，分离技术是一项非常重要的实验操作。
通过分离技术，我们可以将混合物中的不同组分分离出来，并获得纯净的有机物质。
本文将介绍几种常用的有机化学实验中的分离技术，包括提取法、结晶法、蒸馏法和色谱法。
提取法是有机化学实验中常用的一种分离技术。
它基于不同物质在溶剂中的溶解度差异，通过溶剂的选择和提取过程的控制，可以将需要分离的有机物质从混合物中提取出来。
提取法可以用于分离有机物与无机物的混合物，也可以用于分离不同有机物之间的混合物。
在实验操作中，通常使用漏斗进行液-液相分离，通过叠加分液仪可以方便地分离两相，从而获得纯净的有机物质。
结晶法是一种常用的纯化有机化合物的分离技术。
结晶法基于物质在溶剂中的溶解度随温度变化的差异。
通过逐渐降低溶液温度，使得溶质逐渐从溶液中析出结晶，从而实现对有机物质的纯化。
结晶法需要选择适宜的溶剂和恰当的结晶条件，如搅拌、过滤和干燥等操作，以获得高纯度的结晶产物。
蒸馏法是一种分离液体混合物的重要技术。
在有机化学实验中，蒸馏法通常用于分离液体的挥发性有机成分。
蒸馏法基于不同物质的沸点差异，通过加热混合物，使得具有较低沸点的物质先蒸发，然后再通过冷凝收集，从而实现对有机物质的分离。
在实验操作中，常用的蒸馏设备包括常压蒸馏和沸石蒸馏，通过控制温度和调节收集装置，可以得到纯净的有机产物。
色谱法是一种分离和纯化有机化合物的重要技术。
色谱法基于物质在固定相和流动相之间的分配行为，通过流动相的传递，使得不同组分在固定相上发生差异分离，从而实现对有机物质的分离。
常见的色谱技术包括薄层色谱、柱色谱和气相色谱。
在实验操作中，需要选择合适的固定相和流动相，根据物质的特性和需要的分离效果进行调节，最终通过检测不同位置的色斑或峰来获得纯净的有机产物。
综上所述，有机化学实验中的分离技术包括提取法、结晶法、蒸馏法和色谱法等。
这些技术在有机合成、纯化和分析等领域起着重要作用。
化学分析中的色谱分离技术
化学分析中的色谱分离技术在化学分析领域中，色谱分离技术是一种重要的方法，它能够将混合物中的不同成分进行分离，以便对其进行准确的分析和检测。
色谱分离技术得以广泛应用于环境监测、食品检测、药品研发、生化研究等领域。
一、色谱分离技术的基本原理色谱分离技术是利用分子在固体或液体质量传递介质中分布系数不同，从而达到分离的目的。
分离的基础是分子在物理和化学性质上的不同。
根据分离介质的不同，色谱分离可分为气相色谱、液相色谱、离子交换色谱、薄层色谱、凝胶色谱等多种类型。
二、气相色谱气相色谱是一种利用气体载气相，将混合物的成分分离并检测的技术。
气相色谱法具有分离效率高、分析速度快、灵敏度高、检测限低等优点，在石油化学、精细化工、环境保护、药物研究等领域中得到了广泛应用。
气相色谱的分离原理是利用不同成分在固体或液体多孔柱内的吸附和解吸作用实现分离与检测，不同成分在柱中停留的时间差就形成了分离。
气相色谱仪的主要组成部分包括进样器、气路系统、柱温箱、检测器等。
三、液相色谱液相色谱是利用液体作为分离介质，将混合物中的成分分离并检测的技术。
液相色谱在看不见物质的分离上有着独到的优越性，能够分离出化学结构相似、极性、分子质量相仿的化合物。
液相色谱的分离原理是利用固定在液相载体上的固定相，吸附混合物中不同成分，利用流过载体上的洗脱溶液，实现成分分离。
常用的固定相有C18、C8等烷基硅烷，以及正相和离子交换相等。
液相色谱的检测器主要有紫外和荧光检测器、电化学检测器等。
四、离子交换色谱离子交换色谱是一种将待测物分子按其带有的正负电荷分离的技术。
它是一种基于电荷相互作用的分离技术。
离子交换色谱的分离介质是离子交换树脂，它通过树脂阴阳离子的静电作用，将待测样品分离，然后通过某种方法进行分析和检测。
离子交换色谱法是一种高效的分离、富集、提取和纯化技术，常用于检测蛋白类化合物、核苷酸、药物和水中杂质等的含量。
五、薄层色谱薄层色谱是一种将待测物在固定相上吸附、分离、检测的技术。
化学分离技术的研究及其应用案例
化学分离技术的研究及其应用案例化学分离技术是一种能将原料中的各种成分按照其物理和化学特性分离、提纯的技术。
其广泛应用于化工、冶金、半导体、生物等多个领域中。
在此，我们将重点论述化学分离技术的研究和应用案例。
一、化学分离技术研究化学分离技术是由许多单元技术组成的复杂技术系统。
其中主要包括多种分离方法，如蒸馏、结晶、萃取、吸附等。
这些方法都是基于不同原理开发出的，并且具有其特定的适用范围。
蒸馏法是一种将液态混合物中的有机物和无机物分离的方法，其基本原理在于不同物质的沸点不同。
该方法适用于分离不同沸点的混合物，如加氢汽油、精馏汽油、汽油中所含的醚类化合物等。
蒸馏法分为常压蒸馏、减压蒸馏和蒸汽回流三种类型。
不同类型的蒸馏法应用在不同的产业中，但其基本原理相同。
结晶法是一种将溶液中的杂质除去的方法，其基本原理在于低温下物质的溶解度变大。
结晶过程中应遵循优化晶种、增强过饱和度、控制温度等原则。
它广泛应用于药品、医药化工、生物医学、石化等领域。
萃取法是指通过将化学反应物溶解在有机溶剂中，以达到分离的目的的过程。
该方法在有机合成领域中广泛应用，包括芳香烃合成、酯化反应、酰化反应等。
吸附法是一种将气体、液体或溶液中的某些成分吸附到固体表面上的方法。
它广泛用于废气处理、水处理、石化生产等领域。
其不同种类的吸附剂按其化学成分和物理特性可分为活性炭、分子筛、聚合物吸附剂等。
二、化学分离技术的应用案例1. 石墨烯的制备石墨烯是由强烈合作组成的一层碳原子构成的薄膜。
石墨烯具有高电导率、高透明度和高强度等特点，在电子学、化学和材料科学等领域中有广泛的应用。
石墨烯的制备有多种方法，如机械剥离、化学气相沉积、化学还原和物理气相沉积等。
目前应用最广泛的是化学气相沉积法，该方法利用了金属催化剂（如Ni、Cu等）对石墨烯的催化生长。
2. 碳捕集技术碳捕集技术是将CO2从排放气体中吸收并分离出来的一种技术。
现有的方法包括溶液吸收、膜分离和固体表面吸附。
分析化学中的新型分离技术研究
分析化学中的新型分离技术研究随着科学技术的发展和进步，分析化学中的分离技术也在不断地升级和创新，推动着化学领域的进步。
新型分离技术在分析化学中起着重要的作用，它们既可以提高分析的灵敏度和准确度，又可以分离出复杂体系中的各种成分，有着广泛的应用前景。
一、离子交换色谱技术离子交换色谱技术是利用可逆离子交换过程对离子进行分离的一种技术。
离子交换色谱技术能够将带电离子与固体基质表面上的不同离子交换，达到分离的目的，其分离原理为电离子的离子交换反应。
在离子交换剂的固相颗粒表面上，不同离子吸附的能力不同，各种离子之间发生取代和交换的反应，实现了离子的分离。
离子交换色谱技术的优点是分离效果好、高效、选择性强、分析范围广、灵敏度高、易于自动化控制和大规模应用等。
因此，在环保、生物医学、制药等领域都有广泛的应用。
二、气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术是一种先进的分析技术，其基本原理是将气体样品引入气相色谱柱，经气相分离后，进入质谱仪中进行分析。
气相色谱-质谱联用技术通过气相色谱分离和质谱分析的结合，能够高效地分离和鉴定复杂混合物中的成分，其分析效果远远超过常规的单一分析技术。
气相色谱-质谱联用技术具有灵敏度高、分辨率好、鉴定能力强、快速、良好的定量性和稳定性等特点。
这种技术广泛应用于环境监测、食品安全检测、药物评估、生物分析、石油化工等领域，并成为人们进行复杂样品研究的重要手段。
三、液相色谱-质谱联用技术液相色谱-质谱联用技术是一种将液相色谱技术和质谱技术相结合的分析方法，在液相色谱分离后，进入质谱仪进行分析。
液相色谱-质谱联用技术可以分离和鉴定样品中的化合物，其分析效果和准确度都很高。
液相色谱-质谱联用技术不仅具有色谱和质谱科学各自的优点，同时还能够有效克服各自的缺点，如液相色谱分离有时会出现凝聚、携带物等问题，而质谱技术则能够快速、准确地对各类化合物进行鉴定和分析。
液相色谱-质谱联用技术已广泛应用于食品、医药、环保、生物和制药等领域。
化学分析中的分离技术
化学分析中的分离技术化学分析中常常需要对混合物进行分离，进而对其单独成分进行定量分析。
分离技术在化学分析领域中具有重要的应用价值，其主要作用就是将混合物中的成分分离出来以进行独立的定量分析。
本文将从化学分析中的稀土元素分离、微生物蛋白质分离、食品中有毒有害物质的分离这三个方面，简要介绍几种常见的分离技术。
一、化学分析中的稀土元素分离稀土元素是一类非常重要的化学元素。
在科学技术、工业技术以及生物医学等领域中都有着广泛的应用。
而稀土元素分离技术，也是化学分析中的一个重要分支。
目前，稀土元素的分离技术主要有以下两种：1、萃取分离法：以稀土元素与有机配体的络合物具有较大不溶度差异，从而进行分离；2、离子交换分离法：根据稀土元素的化学性质差异，利用离子交换树脂的选择性吸附性质实现分离。
这两种分离技术各有优缺点，应根据具体情况选择。
二、微生物蛋白质分离微生物蛋白质分离技术是一项新型的分离技术，在化学分析领域中也具有重要应用价值。
该技术主要将微生物（如细菌、真菌等）中的蛋白质分离出来，以用于疾病的诊断、治疗等领域。
目前，常见的微生物蛋白质分离技术主要有：1、胶束电泳：利用胶束对微生物蛋白质进行电泳分离；2、透析分离法：透析分离法是通过分子大小的物理分离，实现分离目标蛋白质；3、交联凝胶电泳：该技术是利用蛋白质在磷酸盐溶液中的电荷差异进行分离。
三、食品中有毒有害物质的分离食品安全对人们健康至关重要，食品中的有毒有害物质是造成人们健康问题的主要来源之一，因此有必要对其进行分离。
目前，常见的食品中有毒有害物质的分离技术主要有：1、溶剂萃取法：利用物质溶解度的差异，将有毒有害物质与其他成分分离；2、净化柱分离法：通过利用特定化学试剂分离出有毒有害物质。
需要注意的是，食品中的有毒有害物质经常是微量存在的，因此在分离过程中需要对操作人员进行严格控制，以避免污染和误差的出现。
综上所述，化学分析中的分离技术在科学技术、医学以及工业技术等领域中具有广泛的应用。
分析化学分离技术探究
分析化学分离技术探究在化学中，分离是十分重要的一项技术。
通过将混合物中不同化合物之间的作用相调整，可以使其分离出来。
而分析化学分离技术即是在分析化学中用来分离化学物质的一种技术。
在这篇文章中，我将为大家探究分析化学分离技术的原理和应用。
1. 色谱法色谱法是分析化学分离技术中最常用的一种技术。
它是一种基于化合物在不同条件下移动速度的不同而进行分离的技术。
其基本原理是将混合物通过固定相和流动相的组合，使之发生分离。
固定相是固定在涂在固定载体上的物质，而流动相则是需要分离的混合物在经过固定相之前所加入的溶液。
当混合物通过固定相时，其中的每一种化合物都会在特定程度下停留在固定相处。
这是因为不同化合物在相同条件下移动速度不同所导致的。
色谱法应用广泛，包括了气相色谱法和液相色谱法。
在气相色谱法中，流动相是一种高纯度的气体，而在液相色谱法中，则是将混合物溶解在一个极性溶剂中，再将其注入色谱柱。
2. 电泳法电泳法包括了几个不同的技术，但它们都是基于不同化合物通过电场时的运动速度不同而进行分离的。
其基本原理是将混合物注入到凝胶中，然后由于电场的作用，不同的分子会在凝胶中产生不同的运动，进而分离。
凝胶是一种高分子聚合物，通过凝胶基质来界定不同分子之间的空间。
当混合物通过凝胶时，由于不同分子大小和电荷的不同，它们在电场作用下会产生不同的迁移率。
电泳法在生物化学中的应用十分广泛，特别是在分离和检测DNA和RNA中。
3. 萃取法萃取法是通过溶剂的挥发性来将化合物从混合物中进行分离的一种技术。
其基本原理是采用两种不同密度的液体相，将混合物注入其中一相中，然后沉淀到另一个相中，以进行混合物分离。
萃取法的具体实现方法是，将混合物溶解在一个既可以溶于有机物又可以溶于水的溶剂中。
然后将另一个和溶液互不混合的功能液相加入其中，如氢氧化钠。
混合物中的化合物质量越大，就越容易在水相中沉淀。
萃取法在环境监测和有机化学中的应用广泛。
例如，它被用于从土壤和水中分离化合物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离子液体及其在萃取中的应用姓名: 许文洁专业: 物理化学学号: 030130248摘要：环境问题日益成为人们关注的焦点。
离子液体作为一种绿色溶剂可以较好的解决原有的挥发性有机溶剂造成的环境污染问题。
本文阐述了离子液体在萃取分离中的应用进展。
重点介绍了离子液体在萃取分离有机物、金属离子和生物分子及燃料脱硫方面的应用研究。
关键词：离子液体；绿色溶剂；金属离子；萃取；分离Abstract：Environmental problem is increasingly become the focus of attention. As a green solvent, ionic liquid is a good solution to the original environment pollution problem caused by the volatile organic solvents. This paper expounds the application of ionic liquids in extraction and separation. Focus on the ionic liquids applied research in extraction and separation of organic matter, metal ions and biological molecules and fuel desulfurization aspects.Key Words：ionic liquid；green solvent；metal ions；extraction；separation1．离子液体离子液体是指呈液态的离子化合物,最简单常见的离子液体是处于熔融状态的氯化钠。
由于一般的离子化合物都是固体,所以在以往的印象中离子液体必然是与高温相联系的。
但高温状态下物质的活性大、易分解,很少可以作为反应、分离溶剂使用。
室温离子液体是指在室温附近很大的温度范围内均为液体的离子化合物,它很好的解决了高温条件下的不稳定问题,因此室温离子液体具有很大的潜力作为溶剂使用。
现在在研究当中称离子液体一般即指室温离子液体。
离子液体体系中没有分子而均为离子,因此液体具有很高的导电性,常被用于作为电池的电解液[1,2]。
由于离子液体是离子态的物质,挥发性很低,不易燃,对热稳定,这就保证了它对环境没有以往挥发性有机溶剂(VOC)所无法避免的污染。
正是如此,它被称为是一种绿色溶剂,可以被用来替代原有的有机溶剂作为反应和分离介质来开发清洁工艺[2,3]。
由于环境的压力在逐渐加大,室温离子液体的研究开发逐渐得到更多的重视。
2．离子液体的合成方法离子液体的合成步骤一般包括阴离子和阳离子的合成以及阴阳离子的反应结合。
以烷基咪唑类离子液体为例,合成时首先在咪唑的1,3 位上引入烷基基团变成氯化1-甲基-3-乙基咪唑,然后与目标阴离子进行阴离子交换反应形成所需产物。
以往一般使用银作为与目标阴离子配对的阳离子,然后银盐和氯化1-甲基-3-乙基咪唑在水相或者在甲醇水体系中进行离子交换。
这种方法的缺点在于它需要使用价格较高的银。
现在的离子交换反应一般在非水相中进行,也就是采用将氯化1-乙基-3-甲基咪唑溶解在丙酮或乙腈中,然后将铵化阴离子再溶解到其中形成需要的离子液体化合物,这一步的关键是在于NH4Cl 在有机相中不溶,从而可以推动整个反应趋向平衡[5]。
3．离子液体的性质研究室温离子液体研究的一个关键问题是如何降低体系的熔点,这直接关系到离子液体的使用温度范围。
离子液体的熔点是通过选用不同的阴阳离子来调节的,为了削弱离子键,一般都使阳离子在结构上不对称,分子尺寸相对较大。
对于烷基咪唑类和烷基吡啶类的离子液体,烷基侧链的分子数越多,则分子尺寸越大,熔点就越低,然而当分子数增加到一定时,不同的烷基链间的分子间作用力加强,有可能会抵消离子键的削弱,反而会导致熔点升高。
J.D.Holbrey 等[4]对1,3-二烷基咪唑类离子液体中烷基的碳原子个数多少对熔点的影响作了研究。
以[BF4]- 为阴离子的1-烷基-甲基咪唑,碳原子数目在5~9时熔点最低达到- 90。
C,如果再增加碳原子的数目熔点反而会提高。
对于以[PF6]-作为阴离子的离子液体,熔点在碳原子数6 ~ 8 时为最低,在- 80℃C左右。
Pierre Bonhote 等[7]对共同以磺酸三氟化碳(triflate,TfO- )作为阴离子的咪唑类的离子液体的熔点进行了比较。
结果发现1-甲基3-乙基咪唑是此类中熔点最低的化合物,当改变烷基或增加烷基碳原子数时熔点反而增加。
C. J.Bowla 等[8]研究了正烷基吡啶类离子液体的熔点影响因素,结果表明烷基中碳原子数为12、阴离子为氯时熔点为68 ~ 70℃C,它比碳原子数目更加多的离子液体熔点要低。
Pierre Bonhote 等[7]和J. S.Wilkes 等[9]比较了阴离子对于乙基甲基咪唑类离子液体的影响,在比较中采用了TfO-(triflate)、NfO-(nonaflate)、Tf2N-(bis(tirflyl)amide)、TA-(triflhoroacetate),CH3COO-以及一些无机物如[NO2]、[NO3]作为阴离子。
结果表明,在所有的阴离子当中CH3COO- 可以获得最低的熔点。
它的熔点为- 45C。
一般阴离子尺寸越大,熔点越低,但C. J. Bowla 等[8]研究中的正烷基吡啶类的离子液体的阴离子如果使用NiCl4替换氯离子,熔点反而有所升高,这说明分子大小不是熔点的惟一决定因素。
以氯为阴离子的室温离子液体中最常用的体系是和氯化铝的混合物。
这种混合物的特点在于,它的Franklin 酸碱性随着其中氯化铝的浓度而改变。
当氯化铝的摩尔分数超过50%时,体系呈现酸性；当摩尔分数低于50%时,呈现碱性；当摩尔分数恰好为50%时呈现中性[3]。
离子液体中的氯化铝量对体系酸碱性的控制可以用来实现对其中反应的控制,这一点与水溶液中调节pH 来控制过程极为类似。
经研究发现,这样的体系中存在下面的平衡。
其中的AlCl4-、Al2Cl7-、Cl-随氯化铝的摩尔分数改变而改变,进而改变了体系的酸碱性。
离子液体的性质主要是由其阴阳离子所决定的。
整体而言,阳离子对熔点的影响大,但对于离子液体的其他性质如粘度、密度,则阴离子的影响更大。
Pierre Bonhote 的研究发现离子液体的粘度和密度随着阴离子改变可能会发生10 倍以上的变化。
阴离子还决定了离子液体本身对空气和湿度的稳定性。
对于以氯为阴离子的离子液体而言,它的湿稳定性远不如以[PF6]- 为阴离子的离子液体。
阴离子可以改变体系的亲水特性：[Bmim][PF6]-的离子液体是憎水的, 而[ Emim][ BF4]-、[ Emim][triflate]类的离子液体则是亲水的。
通过对于阴离子和阳离子的调整和搭配可以比较容易调整溶剂的性质,设计出符合自己要求的离子液体。
离子液体中完全是离子,按照相似相溶理论,离子液体应该只溶解强极性或离子组分。
然而不但金属氯化物溶解在离子液体中而且相当多的有机物质也在离子液体中有很好的溶解性。
对于甲基乙基咪唑氯化铝化合物而言,苯、甲苯可以1:1体积比与其互溶。
在乙腈中,这种离子液体可以与其以任何比例互溶。
对离子液体的溶解能力,Noel MarcA.M. 等[9]使用电子顺磁共振对[Emim]Cl 和AlCl3混合物作了研究,基于对离子液体的超细偶合常数和g 值的测定和分析,他们认为碱性离子液体的溶解性质是和DMF 和DMSO 相类似。
4离子液体在萃取分离中的应用4.1萃取分离有机物目前,对于从水相中萃取有机物,减少有机物污染是有机合成面临的一个巨大困难,用离子液体萃取挥发性有机物时,因为大多数离子液体几乎没有蒸汽压,几乎不挥发,热稳定性好,它既不污染水相,也不污染大气,因此离子液体称为绿色溶剂。
萃取完成后加热萃取相或蒸馏可分离萃取物,并且可以循环使用。
美国Alabama大学的Rogers[10]领导的小组研究了苯的衍生物如甲苯、苯胺、苯甲酸、氯苯等11种衍生物,在憎水性离子液体相[bmim][PF6](1-丁基-3-甲基眯唑六氟磷酸盐离子液体)与水相中的分配比,并在辛醇一水间的分配进行比较,两者分配比有对应关系,存在细节上的差别。
采用疏水性离子液体[C4mim][PF6]从水中萃取苯的衍生物,结果表明,分配比随溶液的pH的变化而变化,可以通过调节溶液的pH控制萃取物在两相间的分配状态,从而提高萃取过程的可调节性。
Liu等[11]利用疏水性[C4mim][PF6]和[C4mim][PF6]可以有效的萃取一系列典型环境污染物,包括苯系衍生物、稠环芳香烃、芳香胺类、邻苯二甲酸盐、除草剂和有机金属物等,为离子液体用于环境污染物的分离富集提供了依据。
研究表明,[C4mim][PF6]获得最好的效果,其主要归因于离子液体在水介质中的高稳定性及适宜的粘度。
李闲等[12]测定了苯酚、苯基酚、苯二酚等几种不同取代基的酚类物质在疏水性离子液体[bmim][PF6]和[dmim][PF6](1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体)与水两相中的分配比,结果表明,萃取过程很快达到平衡,与传统的有机溶剂相比,分配比处在同一个数量级,并且随温度的升高而降低；不同的取代基和取代基长度对酚类物质在两相中的分配比影响较大,导致萃取能力差异比较大。
Vidal等[13]研究了[C n mim][PF4]或[C n mim][PF6](n=6,8,10)从水溶液中萃取苯酚、对羟苯基乙醇、羟基苯甲酸等,在pH为2-9的条件下分析萃取率,结果表明,pH为9时,对羟基苯甲酸的萃取率最低。
Fadeev等[14]研究报道了用离子液体[bmim][PF6]、[omim][PF6](1-甲基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐离子液体)从发酵液中萃取正丁醇的实验,结果表明,在23℃纯水与[bmim]PF6与[omim]PF6达到平衡时,水相中的离子液体的含量为2.297％或0.350％,离子液体中含水量分别为2.116％和1.520％,说明[omim][PF6]比[bmim][PF6]的疏水性强,离子液体与水的相互溶解度对萃取的选择性具有较大的影响。
姚秉华等[15]以[C4mim][PF6]为液膜,研究了苯酚的内耦合液膜迁移,为有效治理含酚工业废水提供了一种新的方法。
Meindersma等[16]研究了用离子液体从芳香烃和烷烃混合物中芳香烃的萃取,并与常规萃取剂做了比较,结果表明,[MBPy][BF4](1-甲基-2-丁基-吡啶四氟硼酸盐离子液体)是工业上从芳香烃、烷烃混合物中萃取分离芳香烃的适合替代萃取剂。