反气相色谱法测定1—丁基—3甲基咪唑醋酸盐的溶解度参数

马宁宁 周红杰 韩月 王爱春

摘要：本文采用反气相色谱法（IGC），于323.15～353.15K温度范围内测定了1-丁基-3甲基咪唑醋酸盐的汉森溶解度参数（δT）及相关指标，测定了离子液体的氢键力参数（δh）；离子液体的汉森溶解度参数δ■■=δ■■+δ■■+δ■■，这一结果对研究离子液体的溶液性质和应用有指导作用。

关键词：反气相色谱 离子液体 汉森溶解度参数

1 实验部分

1.1 材料与试剂

1-丁基-3甲基咪唑醋酸盐[C4C1IM][OAC]，纯度>98%，（中科院兰州化物所）正戊烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、甲苯、1，2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、吡啶、三氯甲烷均为色谱纯（阿拉丁试剂（上海）有限公司）。

1.2 仪器与方法

TECHCOMP 7890Ⅱ型气相色谱，配有热导检测器，以氢气作为载气，流速为20ml/min（用皂膜流量计校准），汽化室和检测器的温度均为250℃。将离子液体用丙酮溶解，然后向溶液中加入80～100目chromosorb PAW，混合均匀。常温下待溶剂挥发后，用抽吸法装入不锈钢U形色谱柱管（1000mm×2mm）后于80℃条件下老化6h。将各探针分子分别于323.15、333.15、343.15、353.15 K的柱温下重复测3次，每次进样量为0.1μL，所得保留时间取平均值（用正戊烷标定死时间）。

2 数据处理

从反气相色谱实验直接得到的是探针溶剂在色谱柱中的保留时间， 其净保留体积VN遵循标准色谱方程[1]：

VN=JU0tR′■×（1-■）（1）

式中：VN——探针分子的净保留体积，L；

U0——载气流速，ml/min；

tR′=tr-tm是探针溶剂和正戊烷的保留时间之差， 即探针溶剂的净保留时间，min；

Tcol——色谱柱的温度，K；

Tr——室温，K；

P0W——水在室温时的饱和蒸汽压，kPa；

P0——色谱柱的出口压力，kPa；

J——非理想气体压缩性（色谱柱的进口和出口压力不同）的校正因子表达[2]，如公式（2）：

J=■■（2）

式中：Pi——色谱柱的进口压力，kPa；

P0——色谱柱的出口压力，kPa；

探针分子的特性保留体积为：

Vg=■（3）

式中：VN——探针分子的净保留体积，L；

m——离子液体的质量，kg；

Flory-Huggins相互作用参数χ12∞直接反映溶剂与离子液体之间的相容性。

溶剂与离子液体的相互作用参数χ12∞的计算公式如下：

χ12∞=ln（■）-P■■■（4）

式中：R——气体常数；Vg——探针分子的特性保留体积，L；P■■——探针分子在柱温时的饱和蒸汽压，kPa，由Antoine方程确定；M1——探针分子的摩尔质量，g/mol；B11——探针分子的第二维利系数，按式（5）计算

■=0.430-0.886*■-0.694*（■）2-0.0375*（n-1）*（■）4.5（5）

式中：Tc——探针分子的临界温度，K；

Vc——探针分子的临界体积，L；

n是溶剂分子中碳原子的数目。

Hansen CM将离子液体的溶解度参数分为三种：色散力参数，极性力参数和氢键参数。测定不同的溶解度参数，选用不同的溶剂；测定色散力参数选用的是只有色散力的烷烃类溶剂：正辛烷，正壬烷，正癸烷，正十一烷，正十二烷；测定极性力参数选用的是具有极性的酮类溶剂：丙酮，2-丁酮，2-戊酮，甲苯，1，2-二氯乙烷；测定氢键力参数选用的是具有氢键力的醇类溶剂：甲醇，乙醇，1-丙醇，2-丙醇，吡啶，三氯甲烷。

3 [C4C1IM][OAC]的汉森溶解度参数

色散力参数、极性力参数随着温度的升高而增大，而氢键力参数随着温度的升高先增大后减小，汉森溶解度参数随着温度的升高而增大。

4 结论

本文利用反气相色谱法测定了不同温度下探针溶剂的保留时间， 计算出探针溶剂与[C4C1IM][OAC]的汉森溶解度参数。每种溶质都有这三种参数，这些参数的获得，为研究离子液体与溶剂的相溶性提供了理论依据。

参考文献：

[1]Cruickshank，A.J.B.，Windsor，M.L.，Young，C.L.The use of gas-liquid chromatography to determine activity coefficients and second virial coefficients of mixtures.Proc.R.Soc.London 1966，A295，259-270.

[2]Qiang Wang，Yali Chen，Lishuang Deng，etal. Determination of the solubility parameter of ionic liquid 1-allyl-3-methylimi-

dazolium chloride by inverse gas chromatography[J].Journal of Molecular Liquids.180（2013）：135-138.

[3]Andrzej Marciniak.The Solubility Parameters of Ionic Liquids[J].Int.J.Mol.Sci.2010，11：1973-1990.