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超临界CO_2萃取水中重金属离子的应用研究

别鹏  
【摘要】: 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)是一种新型的萃取分离技术,以其无毒、价廉易得、临界温度接近室温、临界压力低而应用前景十分广阔,因而对其进行研究有着重要的现实意义。近年来关于超临界流体萃取的文献层出不求,在理论研究和实际应用等方面都有长足的发展。但目前,大多文献报道的都是含氟的螯合剂。这类螯合剂具有毒性大、价格高、对环境有害等缺点。另外一些文献报道的是关于含硅的螯合剂。这类螯合剂具有萃取效率不高,合成复杂等缺点。因此,筛选、设计、合成价廉、毒害小的螯合剂是超临界流体萃取技术发展的关键。 本文在综合文献和螯合剂结构和性能之间关系的理论基础上,选定以不含氟、不含硅且价廉易得的二丙酮-D-葡萄糖为合成的主体进行研究。在二丙酮-D-葡萄糖的主体上接上苄基溴类化合物,然后开环,最后引入β-二酮类基团,合成出一系列(共四种)新型用于超临界CO_2金属离子萃取的螯合剂。通过红外光谱和300Mhz核磁共振仪进行结构验证。 对所合成的一系列新型螯合剂进行了超临界CO_2中溶解度研究。在实际超临界CO_2中溶解度测试后,结果表明,此类新型螯合剂在超临界CO_2中溶解度很高。90-130MPa的压力下,溶解度都能达到10-3mol/L的水平。根据四种螯合剂溶解能力大小顺序,认为酯基上的氧和与酯基上氧相邻的苄基上的氢通过与CO_2特有的Lewis酸-碱作用,有助于提高化合物在超临界CO_2中的溶解度。另外,被推电子基团取代的苯环化合物之所以在超临界CO_2中具有很高的溶解度,是因为苄基氢的高酸性以及因此和CO_2之间的相互作用更为强烈。 分别考察了此类新型螯合剂在超临界CO_2中的金属离子萃取能力。测试结果表明,对金属离子有一定的萃取能力并且当加入共萃取剂后,萃取能力得到大幅提高。此外,此类螯合剂对Sr2+和Pb2+离子具有很好的选择性


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