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离子液体的萃取分离性能及与溶质的相互作用研究

裴渊超  
【摘要】: 离子液体是近十年来在绿色化学的框架下发展起来的一种全新介质和功能材料。离子液体具有不挥发、不可燃、液程宽、溶解能力强、功能可调节等优点,其应用领域不断扩大,从开始的化学合成发展到今天的材料科学、环境科学、工程技术、分析测试、生物催化等领域,其独特的性质和诱人的应用前景成为其迅速发展的动力。 作为国家自然科学基金资助课题(No.20573034)的一部分,本文系统地研究了离子液体与离子型染料、氨基酸、蛋白质、有机污染物之间的相互作用及其萃取分离性能,主要研究内容包括: 1、研究了阴离子染料(甲基橙、曙红和橙黄G)在离子液体-水体系中的分配平衡,考察了萃取时间、水相pH值、体系温度、离子液体的结构、外加盐等对染料分配平衡的影响,计算了染料从水到离子液体的转移热力学参数,分析了阴离子染料与离子液体之间的相互作用,确定了转移过程的主要驱动力。同时,提出了基于离子液体的染料废水污染控制方案。 2、在测定阳离子染料(亚甲基兰、孔雀石绿)在离子液体-水体系间分配系数的基础上,观察到一种新的离子缔合物。用光谱法、电导法测定了这种阳离子染料与离子液体缔合物的组成和缔合常数。然后以离子缔合物为活性材料制备了一种离子选择性电极,考察了增塑剂、载体含量、离子定域体、干扰离子等对电极性能的影响,优化了最佳的电极体系。该电极可用于测定水溶液中离子液体阴离子的浓度,从而测定离子液体的浓度。 3、在298.15K测定了由亲水性离子液体[C_4mim]Cl、[C_6mim]Cl、[C_4mim]Br、[C_6mim]Br、[C_8mim]Br、[C_(10)mim]Br)与无机盐(KOH、K_2HPO_4、K_2CO_3、K_3PO_4)形成的双水相体系的双结线和系线长度数据。研究了疏水性离子液体和离子液体双水相对氨基酸(色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、缬氨酸)的萃取分离性能,考察了水相pH值、氨基酸和离子液体的结构、双水相体系的组分浓度等对氨基酸萃取性能的影响,讨论了氨基酸与离子液体的相互作用,提出了基于离子液体的氨基酸绿色分离方法。 4、测定了蛋白质(牛血清蛋白、溶菌酶、细胞色素c、胰蛋白酶、γ-球蛋白)在离子液体-无机盐双水相体系中的分配系数和相关的转移热力学参数,考察了双水相体系的pH值、成相组分的浓度、体系的温度、离子液体的结构对蛋白质分配效率的影响,利用紫外和红外光谱研究了蛋白质在富离子液体相中的结构,以N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐为底物,测定了胰蛋白酶在离子液体中的活性。 5、测定了代表性有机物(苯酚、苯胺衍生物、糠醛、5-甲基糠醛)从水到离子液体的转移热力学参数,分析了水相pH值、体系温度、有机物和离子液体的结构、外加盐的种类和浓度等对转移热力学参数的影响,设计了基于离子液体的有机污染物绿色分离技术。


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