分离分析中离子液体的应用进展

郑璐

摘 要 离子液体从性质上说来属于低熔点的熔融盐，其具有熔点低、可调节酸性等特点，将离子液体运用到分离分析的工作中，近些年成为业界研究的热点。本文针对离子液体进行了简单介绍，然后就其在分离分析中的应用进行分析，希望可以对行业从业者提供一些参考。

关键词 分离分析；离子液体；萃取分离；气相色谱

中图分类号 O6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）163-0154-01

分离分析在化工行业中具有极其重要的作用，其对环境非常友好，符合绿色经济发展理念。目前，离子液体的研究主要集中在4类离子上，分别是烷基季磷离子、烷基季铵离子、N1-二烷基取代咪唑离子以及1，3-二烷基取代咪唑离子。和当前最为常用的有机溶剂相比，离子液体表现出了温度范围广、溶解性优良、独立性好等特点，在催化、合成、电化学等方面都具有非常广阔的应用前景。

1 合成离子液体及其性质

1.1 合成离子液体

在种类上离子液体具有多样性，通过对阴、阳离子的组合进行更改变化，就可以设计出不一样的离子液体。最具有代表性的离子液体就是通过卤代烷烃和甲基咪唑进行中间产品合成，再利用中间产品和目标负离子相互反应生成离子液体。可以说，离子液体的合成并不复杂，而且方式较为多样，通过改变离子组合就可以达到不同的效果。因此，在实际的工作中，需要结合实际需求针对性的合成离子液体，使其达到预期效果。

1.2 离子液体性质

根据离子液体表现出的特点来看，在熔点、粘度、密度以及电导率等方面，其都表现出了较为显著的优势，这也是离子液体的性质所在。

首先，在熔点方面，其代表了盐类物质的物理特性，也是判断是否可以形成离子液体的关键标志。对于某些盐类熔点低的原因虽然还不十分清晰，但是目前已经得出的结论有以下几点：一是分子间作用力较弱，导致熔点较低；二是晶体堆积以及阳离子分布使得熔点较低。例如，对于氯化物，在阳离子不同的情况下，熔点会出现大范围变化，像1，3-二烷基咪唑阳离子构成的盐类熔点很低，而钾、钠离子构成的无机氯化物却具有较高熔点。

其次，在粘度方面，其粘度大小取决于范德华力和氢键形成能力。通过实际研究，在二烷基咪唑盐中，H3，H4以及H5能够和阳离子形成强力的氢键作用。而像氯铝酸离子液体中，在氯化铝的摩尔分数小于0.5时，其比大于0.5时的粘度要高出10倍，则就是范德华力的不同导致粘度出现较大差异。

第三，在密度方面，这和阴阳离子的组成具有较大关系，要对离子液体的密度进行控制，最为主要的手段就是在阴离子上合理控制，确保液体密度在一定范围内。同时在阳离子上进行控制，就可以实现离子液体密度的精细化调节。例如，在氯铝酸离子液体中，烷基链长增加，就会减少离子的数量，从而使得液体密度下降，这表现出了一种线性关系。不仅如此，离子液体的密度还会随着摩尔分数的增加而不断升高。

第四，在电导率方面，在纯度较高的情况下，其导电性非常优良，具有较高的离子迁移率，表现出较为稳定的而且宽泛的电化学窗口。氯化铝和季铵盐的摩尔比，能够对离子液体的电化学窗口以及电导率形成影响。在摩尔分数增加的情况下，电导率会明显上升，而在其超出0.5以后，电导率反而会出现下降。

第五，在溶解性和蒸汽压方面，在离子液体内部由于存在较大的库伦力作用，其能够产生的离子间相互作用力比较大，在真空和较高温度下能够保持良好的蒸汽压力。

2 离子液体在分离分析中的应用分析

2.1 在萃取分离中的应用

萃取分离是提纯回收产物的一项重要工作，而常规的水萃取方法适用范围较窄，往往只能在亲水性产物中能够发挥出较好的效果，而蒸馏技术在挥发性差的产物中也不是非常适用，这就容易导致有机溶剂出现污染交叉。由此，将离子液体运用到萃取分离中，可以提升该项工作的整体水平和质量。

首先，可以再有机物的萃取分离中适用离子液体。因为离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好的特点，在萃取完成之后，对萃取相进行加热，则可以将萃取物感触，使离子液体实现循环使用。Huddlestou等人就针对不溶于水的离子液体从水中实现了苯的萃取，包括了甲苯、苯甲酸、氯苯以及苯胺等多类物质，其使用的离子液体是1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐（[BMIn][PF6]）。根据实际的结果发现，在不同的ph值条件下，碱和有机酸的分配系数表现出了相反的情况，深入分析其中原因可以发现其和溶质的质子化状态是紧密关联的。

其次，从离子液体中利用二氧化碳萃取有机物。在一些离子液体中，不论是进行离子液体萃取有机相，还是进行化学反应，其最终都需要进行离子液体中有机物的去除。从中分离产品的方法得到了相关人士的研究，例如Blanchard等人就对离子液体和二氧化碳在超临界的相行为基础上，对其分配情况展开了考察。明确了二氧化碳在离子液体[BM？In][PF6]中的时间分配情况，并最终得出了二氧化碳相不会造成污染问题这一结论。

最后，从水中萃取金属离子对离子液体的使用。一般，从水中进行金属离子的萃取，若是措施不完善，则可能出现金属离子的分配系数小于1的情况，这样在萃取上就会存在一些不足之处。所以，为了提高金属离子的萃取效率，需要加大其分配系数，常用的方法有2种。一是在离子液体阳离子的取代基上引入配位结构或是配位原子，二是加入萃取剂提升萃取效率。Visser等人就通过离子液体合成得出了萃取金属的离子液体，实现了Cd2+、Hg2+等离子的萃取。

2.2 气相色谱上离子液体的使用

在气相色谱中使用离子液体，Armstrong等人对2种不同的室温离子液体当作气相定相，在此基础上对样品分子进行了相互作用的研究，其得出结论，认为在气相固定相中，离子液体表现出了不一样的性能特点。在出现非极性或是中性样品的时候，其在色谱柱上和非极性色谱柱上所保留的样品是一样的。从相关常数也可以看出，离子液体的不同性质在常数上得到了反映，通过色谱逆推法能够对离子液体性能形成更加深入的了解。

3 结论

除了上文所介绍的萃取分离和气相色谱，离子液体在液相色谱以及毛细管电泳中都能够实现有效的应用。所以，在运用中，需要对离子液体的合成以及其基本性质形成全面的了解，在此基础上，研究离子液体在分离分析中的具体应用，突出重点，使其发挥出更大的效用。

参考文献

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